Manual de Operación de una Planta de Producción de Cerveza

i Dpto. Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 Autor: Carlos Montero Sánchez Tutor: José Fernando Vidal Barrero Mónica Rodríguez Galán Manual de Operación de una Planta de Producción de Cerveza iii Trabajo Fin de Grado Ingeniería Química Manual de Operación de una planta de producción de Cerveza Autor: Carlos Montero Sánchez Tutor: José Fernando Vidal Barrero Mónica Rodríguez Galán Dpto. Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 v Agradecimientos A mi familia, pareja y amigos por el apoyo incondicional que me han aportado durante mi etapa en la universidad. Sin ellos no habría podido llegar hasta donde estoy ahora mismo, ya que me han sostenido en todas las dificultades y pérdidas. Una especial mención a mis abuelos y mi tío que me han ayudado y siguen haciéndolo, aunque ya no estén presentes. A mis tutores de este trabajo, Mónica Rodríguez y José Fernando Vidal por la posibilidad que me han brindado al realizar este proyecto. Tampoco olvidar la paciencia y tesón de las maestras cerveceras de Factoría Cruzcampo, Irene Pascual y Sara Mellado, ya que sin ellas no habría descubierto todos los secretos en cuanto a la elaboración de cerveza. Por último y no menos importante, a Francisco Ladrón, por enseñarme el manejo de la maquinaria de este proyecto. vii Resumen La cerveza es una de las bebidas alcohólicas más antiguas del mundo. Tras su evolución en el tiempo, ha conseguido ser uno de los principales brebajes con mayor consumo del mundo y sobre todo en Europa y España. Esta bebida está compuesta por agua, cereales, lúpulo, levadura y otros adjuntos, como pueden ser el azúcar, la miel o cualquier otro ingrediente que cambie la sensación organoléptica de esta. El proceso de elaboración se puede resumir en las siguientes fases: limpieza, malteado, molienda, macerado, filtración, cocción, fermentación, guarda, pasteurización y envasado. En la actualidad existen una gran variedad de cervezas, pudiéndose clasificar de diferentes formas según procedencia, tipo de fermentación, etc. En este Trabajo de Fin de Grado, se hace una detallada descripción del equipamiento necesario para la elaboración de cerveza artesanal (50 litros), comenzando por la elaboración de mosto cervecero hasta la fermentación y embotellado de la cerveza. Además, se presenta el proceso y los resultados de una experiencia de fabricación realizada con el equipo mencionado. La prueba de fabricación realizada, servirá para proponer las medidas de seguridad que deberán ser incorporadas y las propuestas de mejora para la utilización de estos equipos. ix Abstract Beer is one of the oldest alcoholic beverages in the world. After its evolution over time, it has become one of the most consumed beverages in the world, especially in Europe and Spain. This drink is composed of water, cereals, hops, yeast and other adjuncts, such as sugar, honey or any other ingredient that changes its organoleptic sensation. The brewing process can be summarized in the following phases: cleaning, malting, milling, mashing, filtering, boiling, fermentation, storage, pasteurization and packaging. At present there is a great variety of beers, which can be classified in different ways according to their origin, type of fermentation, etc. In this Final Degree Project, a detailed description is made of the equipment necessary for the production of craft beer (50 liters), starting with the production of brewing wort up to fermentation and bottling of the beer. In addition, the process and the results of a brewing experience carried out with the mentioned equipment are presented. The manufacturing test carried out will be used to propose the safety measures to be incorporated and the improvement proposals for the use of this equipment. Imagen 28. Salida de etilenglicol del fermentador. ..................................................................... 28 Imagen 29. Entrada de etilenglicol al fermentador controlado por la electroválvula. ................. 29 Imagen 30 . Entrada y salida (tubing de 3/8” rojo) del anillo de etilenglicol hacia el fermentador. ..................................................................................................................................................... 29 Imagen 31. Fotografía del equipo de embotellado. ..................................................................... 30 Imagen 32. Detalle perfil de la embotelladora para entradas y salidas de CO2, aire y cerveza o productos de limpieza o de desinfección. .................................................................................... 31 Imagen 33.Fotografía de la máquina tapadora. ........................................................................... 31 Imagen 34. Conexiones del controlador previamente a su energización. ................................... 32 Imagen 35. Controlador EINBREW en el modo PrEH. .............................................................. 33 Imagen 36. Molino de malta ....................................................................................................... 34 Imagen 37. Marcas C y T para la molienda de malta de trigo y cebada ..................................... 35 Imagen 38. Báscula de laboratorio. ............................................................................................. 36 Imagen 39. Malta recién triturada lista para la incorporación a la maceración. .......................... 36 Imagen 40. Tanque MT lleno de agua para mantenimiento isotermo de HLT. .......................... 37 Imagen 41. Válvulas abiertas durante la maceración .................................................................. 38 Imagen 42. Pala de madera para mover el grano. ....................................................................... 39 Imagen 43. Termómetro de mano. .............................................................................................. 39 Imagen 44. Válvulas abiertas durante el llenado del tanque BK. ................................................ 40 Imagen 45. Válvulas abiertas durante la etapa de lavado. ........................................................... 41 Imagen 46. Válvulas abiertas durante la cocción. ....................................................................... 42 Imagen 47. Llenado del tanque BK. ............................................................................................ 42 Imagen 48. Olla BK con el mosto hervido y rebosante por la mesa debido a la no retirada de la tapadera a tiempo. ....................................................................................................................... 43 Imagen 49. Válvulas abiertas para el llenado del fermentador. .................................................. 44 Imagen 50. Foto tanque fermentador durante su llenado. ........................................................... 45 Imagen 51. Ejemplo de sobre de levadura sólida seca. ............................................................... 46 Imagen 52. Vista de las medidas en el refractómetro. ................................................................. 47 Imagen 53. Refractómetro, a la izquierda. Pipeta desechable, a la derecha. ............................... 47 Imagen 54. Probeta graduada, a la izquierda y densímetro, en el centro y refractómetro en la derecha. ....................................................................................................................................... 48 Imagen 55. Acople DN25 a tubing 3/8” necesario para el rellenado de botellines manual. ....... 49 Imagen 56. Detalle de los botones y manómetro de la máquina tapadora. ................................. 50 Imagen 57. Diagrama de la instalación de la embotelladora durante la adición de cerveza en los recipientes. .................................................................................................................................. 52 Imagen 58. Desmonte de las ollas para una mejor limpieza y desinfección. .............................. 54 Imagen 59. Sobre de levadura sólida deshidratada Mangrove Jacks M41 .................................. 56 Imagen 60. Miel utilizada en la elaboración como adjunto. ........................................................ 57 Imagen 61. Cerveza recién sacada del tanque de fermentación, previo a su embotellado. ......... 58 Imagen 62. Análisis químico de la cerveza tras la guarda en botella. ......................................... 58 Imagen 63. Consumición de la cerveza tras maduración en botella............................................ 59 Imagen 64. Bolsa filtro para pequeños ingredientes ................................................................... 61 Imagen 65. Retirada del bagazo con espumadera de la olla MT ................................................. 61 Imagen 66. Llenado del tanque MT poco homogéneo. ............................................................... 62 Imagen 67. Serpentín ................................................................................................................... 63 Imagen 68.Instalación de mejoras en el fermentador. ................................................................. 64 Imagen 69. Airlock para la fermentación. ................................................................................... 65 Imagen 70. Etiqueta del compuesto básico ALCAMIX L utilizado para la limpieza ................. 66 xvii Imagen 71. Etiqueta del ácido SOPURCLEAN utilizado para la desinfección .......................... 67 Imagen 72. Instalación del llenado del fermentador para la limpieza/desinfección .................... 68 Imagen 73. Diagrama de recirculación de productos de limpieza/desinfección. ........................ 69 Imagen 74. Display de la embotelladora en el modo limpieza. ................................................... 70 Imagen 75. Diagrama de la instalación de la embotelladora durante la limpieza y la desinfección. ................................................................................................................................ 70 Notación ABV (Alcohol By Volume),porcentaje de alcohol en cerveza por cada 100 ml. Airlock Sello hidráulico ALCAMIX L Producto destinado para la limpieza de los equipos de elaboración. Allen Tipo de llave utilizada para la apertura o cierre del anillo de CO2 Android Sistema operativo que utilizan algunos dispositivos móviles bar Unidad de presión BK (Boiling Kettle), Olla destinada para cocción del mosto BJCP Beer Judge Certification Program BOIL Abreviatura en el controlador EINBREW en la etapa cocción CaraMunich Tipo de malta de cebada CO2 Compuesto químico DN2 Diámetro interior de un tubo según la norma EN ISO 6708 de una pulgada EBC Unidad de medida para determinar el color de la cerveza EINBREW Marca del controlador utilizado para la elaboración de mosto cervecero Golding Tipo de malta de lúpulo HLT (Hot Liquor Tank) Tanque de agua caliente HOP1 Abreviatura en el controlador EINBREW en la 1ª adición de lúpulo HOP2 Abreviatura en el controlador EINBREW en la 2ª adición de lúpulo HORECA Sector de Hostelería, Restauración y Catering IBU Unidad de medida para determinar el amargor de la cerveza INOX GC Marca de la tapadora y embotelladora de cerveza iOS Sistema operativo que utilizan algunos dispositivos móviles Magnum Tipo de malta de lúpulo MT (Mash Tank) Tanque de macerado Munich Tipo de malta de cebada que hace referencia a la ciudad alemana ºC Unidad de temperatura xix ºF Unidad de temperature OFF Estado digital para no energizar el controlador ON Estado digital para energizar el controlador P1 Bomba número 1 del equipo de elaboración de mosto P2 Bomba número 2 del equipo de elaboración de mosto Pilsen Tipo de malta de cebada PreH Abreviatura en el controlador EINBREW en la etapa de calentamiento de agua Psi Unidad de presión PVC Policloruro de vinilo SELECT Botón del controlador EINBREW para destinada para seleccionar SEPTACID Modelo de ácido utilizado para la desinfección de equipos SET Botón utilizado para la adición de etapas SET POINT Punto de consigna para la estabilización de la temperatura SOPURCLEAN CIP OP Modelo usado como sosa caústica para limpieza de equipos St1 Etapa 1 en la curva de maceración St2 Etapa 2 en la curva de maceración START Botón del controlador EINBREW para seleccionar el inicio de una etapa STOP Botón del controlador EINBREW para seleccionar el fin de una etapa. TIMER Pantalla del controlador EINBREW para ver el tiempo de una etapa. Tubing 3/8” Tipo de tubería de diámetro interior de 3/8 de pulgada. V1 Válvula 1 del equipo de elaboración de mosto. V2 Válvula 2 del equipo de elaboración de mosto. V3 Válvula 3 del equipo de elaboración de mosto. V4 Válvula 4 del equipo de elaboración de mosto. V5 Válvula 5 del equipo de elaboración de mosto. V6 Válvula 6 del equipo de elaboración de mosto. V7 Válvula 7 del equipo de elaboración de mosto. V8 Válvula 8 del equipo de elaboración de mosto. V9 Válvula 9 del equipo de elaboración de mosto. 1 1. Introducción 1.1. Definición de cerveza La cerveza es considerada una bebida alcohólica, elaborada a través de la fermentación por levaduras de azúcares fermentables. Su base está compuesta por cebada, lúpulo, agua, levadura y adjuntos u otros ingredientes, los cuales permitirán una mejor experiencia organoléptica en el consumidor (Pérez-Escobar et al., 2017). 1.2. Ingredientes 1.2.1 Malta El principal cereal necesario para la elaboración de esta bebida es la cebada, ya que esta suministra los hidratos de carbono, proteínas, grasas y parte de los minerales necesarios para su obtención. Además, más adelante es transformada en extracto fermentable. El hecho de que tenga un alto contenido en almidón y que la cáscara siga adherida al grano aún después del malteado convierte este cereal en ideal para su utilización (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). Por otro lado, los adjuntos son los cereales que se utilizan para aportar las propiedades que no son suficientemente sustentadas por la cebada y que pueden complementar estos requisitos. Estos cereales pueden ser el maíz, el trigo, el arroz o el sorgo (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). 1.2.2 Agua El agua es el medio en el que transcurrirá todo el proceso, tanto como en su producción, como en la limpieza y desinfección de los equipos. Este elemento, cuantitativamente, es la mayor porción usada para la producción de cerveza. La obtención y el tratamiento del agua (dureza del agua, pH, sales disueltas, etc.) son de especial importancia para el cervecero, pues esta influye en la percepción organoléptica del consumidor, tanto como cualquier otro ingrediente o materia prima que se emplee en la elaboración (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). 1.2.3 Lúpulo En cuanto al lúpulo, este es el ingrediente que se encarga de aportar amargor y aroma a la cerveza. Es una planta trepadora, perenne, dioica de la familia cannabácea y del grupo de las urticáceas. De esta planta, solo interesa las inflorescencias femeninas. La mayor parte de la cosecha de lúpulo es transformada en extracto y pellets, siendo solo una pequeña parte de esta, la añadida como lúpulo natural (Pérez-Escobar et al., 2017). 1.2.4 Adjuntos Otros ingredientes o materias primas que pueden formar parte de la cerveza son, por ejemplo: los alcoholes destilados, especias como canela, jengibre o el tomillo, frutas como el melocotón, la naranja, el mango o la papaya, u otros ingredientes, como podrían ser conchas de ostras, agua de mar salada, cacao e infinidad de ingredientes o combinaciones que permiten que el consumidor 2 Introducción tenga una mejor experiencia bebestible, llevando el paladar a otro nivel (Boto-Fidalgo y BotoOrdoñez, 2017). 1.2.5 Levadura Por último, la encargada de confeccionar la receta a la perfección será la levadura. Esta transforma, mediante el proceso de fermentación alcohólica, los azúcares en alcohol y CO2 sin necesidad de aire. Dependiendo de la levadura que se utilice, la cerveza podrá tener características diferentes (sabor, aroma, textura, etc.). Además, esta seguirá diferente metodología en la etapa de fermentación (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). 1.3. Historia de la Cerveza Se han encontrado evidencias de producciones de cerveza en las diferentes partes del mundo desde hace miles de años. Se han encontrado indicios en China de 7.000 años de edad y alrededor del año 5.000 a.C en Mesopotamia, principalmente en la región de Sumeria. Las tierras fértiles cercanas a los ríos Tigris y Éufrates hicieron posible este hito, y consecuentemente los babilónicos. En torno al año 3.000 a.C. se extendió esta práctica hacia Egipto y Europa. Más adelante, hacia el año 500 antes de nuestra era en la antigua Grecia la cerveza empezó a ser sustituida por vino, debido a sus grandes extensiones de cultivo dedicado a la viña y, posiblemente, también a la imposición de que el vino sea una bebida más civilizada. No fue hasta el siglo V d.C. donde las invasiones germánicas devolvieron a la cerveza el protagonismo en Europa (Kunze, 2006). Con la llegada del imperio carolingio, los monasterios se convirtieron en importantes centros de producción alcohólica, destacando así los de la zona del norte de Europa, donde la climatología es más próspera para el cultivo de cereales como la cebada. Esta producción era destinada al consumo propio de los monjes y peregrinos, hasta que con el tiempo se le permitió al clero vender su cerveza, siendo en los siglos XII y XIII cuando comenzó a emerger este negocio (GarcíaBarber y Olalla-Marañón, 2014). El consumo de cerveza en aquella época era tan alto que podría aproximarse a los 5 litros diarios. Esto se debía a la existencia de un agua generalmente contaminada, mientras que la que formaba parte de la cerveza había sido anteriormente hervida, libre de contaminantes además de aportar nutrientes exentos en su dieta. Este brebaje se utilizaba asimismo con fines terapéuticos (GarcíaBarber y Olalla-Marañón, 2014). En el siglo XIV, los monasterios empezaron su declive como centros de producción. Siendo apartados poco a poco por la industria laica cervecera. Esta decadencia fue influenciada por decisiones políticas derivadas de la necesidad de compensar los atributos impositivos del gruit mediante la aplicación de un impuesto que recaía exclusivamente en la cerveza. Como los monasterios estaban hermanados con las parroquias de cada ciudad y no pagaban impuestos sobre ello, los gobiernos locales privatizaron la producción de cerveza para defender sus ingresos locales (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). El gruit, mencionado con anterioridad, es una combinación de hierbas que aportan amargor y aromas, además de efectos antioxidantes y conservantes a la cerveza. Hay indicios de que se utilizaba el lúpulo desde los años 800, sin embargo, la difusión de esta planta a lo largo de Europa fue muy despacio, proporcionado por el impuesto sobre la base tributaria local en muchas regiones. El lúpulo aun habiendo sido descubierto sus innumerables propiedades, quedó prohibido en Alemania, Gran Bretaña y Holanda, países en los cuales los gobiernos habían considerado esta producción como una posible pérdida de recaudación fiscal. La motivación era que la cerveza lupulada no sabía igual que la cerveza del antaño estilo. No obstante, en 1516 Guillermo IV de Baviera establecía que la cerveza solo debía ser elaborada con lúpulo, agua preferiblemente de manantial y cebada malteada (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). Introducción 3 Posteriormente, el consumo de cerveza se incrementó entre finales del siglo XIV y XV, tras la aparición de la peste negra y como sustituto del agua contaminada de aquella época. Otro aumento de la demanda de cerveza se ve ocasionado por la existencia de un gran número de comerciantes, que recorrían distintos mercados, ferias regionales y gran cantidad de lugares como las tabernas o posadas, donde su acogida consistía en dormir, comer y beber (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). El crecimiento de mayores negocios cerveceros dio lugar a un elevado control gubernamental de su implantación a través de la aparición de nuevos impuestos y leyes para controlar la fabricación de la cerveza (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). Gran parte de la cerveza producida en Europa se podría definir Alt en Alemania y Ale en Inglaterra. Se trataba de cervezas elaboradas con levadura de alta fermentación, a temperatura inferior a 15 ºC. Una vez esta fermentaba espontáneamente, el brebaje conseguía alta graduación alcohólica y turbidez, además de un gran sabor (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). En los años posteriores al siglo XV, se descubrió la levadura de baja fermentación, la cual, cuando es trabajada a temperaturas entre 2ºC y 10ºC, se depositaba en el fondo de la caldera en lugar de ascender a la superficie, consiguiendo una bebida con un mejor grado de alcohol y mayor claridad. Esta variación se convirtió en la preferida de los consumidores de la zona sur de Alemania, comenzando así el nacimiento de las cervezas tipo Lager (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). Para asegurar las bajas temperaturas de las cervezas Lager, se decretó en Baviera la obligación de elaborar cerveza entre las fechas de San Miguel y San Jorge, es decir, entre el 29 de septiembre y el 23 de abril, para aprovechar el frío, de esta manera los cerveceros fueron eligiendo aquellas especies de levaduras mejor adaptadas al frío (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). El siglo XVI supuso el comienzo del cierre de las producciones de cerveza en los monasterios, fenómeno ocasionado por el triunfo del protestantismo en gran parte de la Europa septentrional, donde las iglesias y demás centros fueron destruidos y los negocios privados tomaron su relevo (García-Barber y Olalla-Marañón, 2014). Siglos después en 1842 en la ciudad de Pilsen perteneciente al imperio Austro Húngaro, se utilizó levadura de baja fermentación, empleando mostos de maltas más pálidas y con gran carga de lúpulos aromáticos. El resultado fue una cerveza dorada, muy clarificada, de bajo grado alcohólico y carbonatada naciendo así la cerveza de estilo Pilsen (Kunze, 2006). Ya en el siglo XIX, se aumentó el campo tecnológico en cuanto al proceso de producción y de comercialización. Estas innovaciones fueron: la producción de frío y generación de vapor, la aparición de la pasteurización y el descubrimiento de que la cerveza no fermentaba de forma aleatoria. Estas innovaciones daban lugar al transporte de cerveza vía ferroviaria, marítima y fluvial, elaboración de la cerveza sin depender de la climatología, fin de las enfermedades microbiológicas de la cerveza, y por último, el cultivo diferenciado de levaduras para baja y alta temperatura de fermentación (Kunze, 2006). 1.4. Proceso de Producción en la Actualidad Para llevar a cabo la elaboración de cerveza, se realizan los siguientes procesos (Canales, 2009): - Limpieza y almacenamiento de materias primas. - Malteado. - Molienda. - Maceración. - Filtración. - Cocción. - Fermentación. - Pasteurización. 4 Introducción - Guarda. - Envasado. A continuación, se detallarán cada uno de los procesos mencionados. 1.4.1 Limpieza y almacenamiento de materias primas Se recibe el grano de cebada normalmente mediante camiones de descarga. La limpieza del grano es imprescindible para el malteado, por tanto, se retiran de los granos de cebada los sólidos gruesos, elementos metálicos, granos partidos, solidos inorgánicos, etc. Mediante técnicas de cribado por tamices, electroimanes y/o mesas densimétricas. El transporte a los silos se hace en seco mediante cintas transportadoras, tornillos sin fin, cangilones, etc. (Boto-Fidalgo y BotoOrdoñez, 2017). 1.4.2 Malteado El proceso de malteado consiste en la germinación parcial y controlada de cereales, en especial la cebada, que termina con un secado, obteniéndose así la malta (Canales, 2009). Para entender por qué se maltea la cebada, es necesario conocer previamente la estructura y composición del grano de este cereal. Se pueden diferenciar 3 estructuras principales (Hough, 1990): - El germen o embrión del que, tras la germinación, se producirá la futura planta. - El endospermo, lugar donde se encuentra el almidón insoluble, el cuál alimenta al germen y la plántula durante la germinación. - La cascarilla, cuya función es encapsular las estructuras anteriormente mencionadas. Cuando se da inicio a la germinación, el germen produce enzimas que transforman el almidón insoluble del endospermo en soluble. En este instante, la germinación se para, aportando calor para evitar que el almidón soluble se sobrepase en azúcares. Estos serían utilizados como alimento para el embrión germinado. De este modo, la malta contiene los hidratos de carbono y las enzimas necesarias para obtener el mosto fermentable (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). En el proceso de germinación se distinguen 3 etapas: remojado, germinación y secado. - Etapa de remojado: el objetivo principal es elevar la humedad del grano hasta acercarse al 44% para dar inicio al proceso de germinación. Además de la eliminación de material flotante. Esta fase se lleva a cabo por inmersión completa del grano en tanques cilindro cónicos o de fondo plano. Su duración es de aproximadamente un día y medio. La temperatura del medio ronda entre los 10 y 26 ºC y el grano aumenta su contenido en agua hasta el 30-50% (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). - Etapa de germinación: se centra en la iniciación del proceso natural de producción de enzimas, las cuales favorecen entre otras cosas la transformación de los azúcares presentes en el endospermo. Este proceso dura entre 4 y 6 días a una temperatura entre 12 y 20 ºC. Durante la germinación se forma una serie de enzimas, siendo las principales (Hough, 1990): a) Amilasas, las cuales desdoblan el almidón. Se distingue la alfa amilasa y la beta amilasa. b) Hemicelulasas, que se encargan de separar la hemicelulosa. c) Proteolíticas, que están reunidas en dos grupos, las proteasas que extienden las proteínas complejas hasta el estado de polipéptidos y péptidos, y las peptidasas, que desenrollan los polímeros de las proteínas hasta hacerlos aminoácidos. d) Fitasas, que su función es la de desplegar la fitina en fosfatos e inositol. e) Oxidasas, que son complejos activos del grupo respiratorio que se diferencian dos; las peroxidasas, que activan solo el oxígeno de los peróxidos y la catalasa, que fracciona el peróxido de hidrógeno. Introducción 5 f) Betaglucanasas, que son enzimas que hidrolizan los betaglucanos. - Etapa de secado: El propósito de esta etapa es paralizar la germinación, sometiendo la malta a un tostado mediante aire caliente, para así favorecer una buena conservación del grano, minimizando el grado de humedad y confiando el color y los aromas que van a asignar el tipo de cerveza a producir posteriormente. El secado se prolonga entre 18 y 30 horas en el caso de hornos de un solo piso, y entre 32 y 48 horas si los hornos a utilizar son de dos pisos. En función del tiempo y temperaturas empleadas se consiguen maltas pálidas, como Pale Ale, Lager, Pilsen, maltas de alto horneado como Viena o Munich, y maltas tostadas como Biscuit, Chocolat o Victory en orden ascendente de temperatura (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). 1.4.3 Molienda Tras obtener la malta de cebada, se realiza una molienda de la misma. Este proceso transforma los granos en un producto con una granulometría determinada. Las características más relevantes son (Canales 2009): - El nivel de finos de resultante del endospermo. Interesa, en principio, que resulte lo más fino posible, pues esto permitirá un mayor contacto con el agua durante la etapa de maceración. - El nivel de fisura de la cascarilla. Al contrario que en la anterior característica, no debe romperse en gran cantidad la cascarilla, ya que esta actúa de filtro natural en la etapa de filtrado y lavado. Normalmente, es aconsejable una molienda más fina cuando la malta esté menos modificada, es decir, mayor contenido en agua. En este caso se elaborará una etapa de maceración corta y a su vez un tiempo reducido en filtración y lavado (Canales, 2009). Existen dos tipos de molienda: una molturación del grano gracias a un molino de rodillos (respetando la integridad de las cáscaras) o una trituración si se tiene un molino de martillos (considerando la finura del endospermo) (Canales, 2009). A su vez, se puede clasificar la molienda en función de si se realiza en seco o en vía húmeda. La hidratación de la malta, previa a la molienda, se denomina acondicionamiento. Esta práctica es habitual en plantas cerveceras que disponen cubas-filtro. La cascarilla se usa como lecho filtrante y es necesario evitar que se dañe (Canales, 2009). La molienda en húmedo puede realizarse de dos formas diferentes. El sistema clásico consiste en que la malta es inicialmente remojada con agua a una temperatura entre los 30 y 50 ºC. Durante 15 y 30 minutos, el agua circula hasta alcanzar cierta humedad uniforme en el grano. Luego, se procede a la molturación del grano, la harina se mezcla con el agua y se envía directamente a la cuba de maceración. La alternativa al sistema clásico consiste en remojar el grano con agua a 75ºC durante 60 segundos. Con este ligero remojo se consigue aumentar la humedad un 20%, quedándose seco el endospermo (Boto-Fidalgo y Boto-Ordoñez, 2017). Por otro lado, en la molienda en seco se muele el grano entero incluyendo la cascarilla. Cuando se realiza de forma industrial, el material molido puede almacenarse en depósitos intermedios antes de ser añadidos a la cuba de maceración. Para una molienda en seco y considerando un gran nivel de finos, se utiliza un filtro prensa. En cambio, cuando se realice una molienda húmeda y con poca fisura de la cascarilla, sería conveniente utilizar cuba filtro en la etapa de filtración y lavado (Canales, 2009). A nivel industrial, realizando una separación del material sólido con 5 tamices de diferente luz de malla, y en función de si la planta tenga cuba filtro o filtro prensa, se puede considerar adecuada esta distribución granulométrica: 12 Introducción Imagen 2. Consumo aparente de cerveza por canal (Cerveceros de España y Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación 2022). Imagen 3. Evolución de ventas HORECA (Cerveceros de España y Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación 2022) Entre las variables que influyen en el crecimiento o descenso de las ventas de cerveza en la hostelería (Imagen 3) se encuentran las diferentes restricciones de las distintas comunidades autónomas o del estado a la hostelería. Así se puede contemplar un crecimiento durante los meses de verano, pero, sin embargo, un descenso en los meses de invierno (Cerveceros de España y Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación 2022). En cuanto a la producción de cerveza en España 2021 asciende a 3,42 millones de hectolitros en con respecto a 2020, dato que se vio afectada por la pandemia, ya que se produjeron 1,41 millones de hectolitros menos que en 2019. La industria cervecera del país cuenta con marcas como Mahou y San Miguel, Damm e Hijos de Rivera, que destacan por su excelencia al estar recogidas dentro Introducción 13 del ranking mundial de las 40 compañías más grandes en volumen de producción (Martínez, 2022). En la siguiente Imagen 5 se presenta el ranking de fabricantes de cerveza en España, mostrándose los centros de producción, el volumen, la facturación y las principales marcas que elaboran (Martínez, 2022). Imagen 4 . Ranking de fabricantes de cerveza en España. 14 Introducción Por otro lado, en cuanto al nivel de recuperación de producción de las cervezas artesanales (Imagen 6), este ha seguido un ritmo más lento. Las que mejor han mantenido la situación ante la crisis provocada por la pandemia de la Covid-19 son “La Sagra Brew, Cervezas la Virgen, Barcelona Beer Company y Basqueland Brewing Company (Martínez, 2022). Imagen 5. Principales elaboradores de cerveza artesanal en España Introducción 15 En cuanto al panorama europeo, España se coloca en el tercer puesto en cuanto a producción (Imagen 8), por debajo de Polonia y Alemania, y el tercero en cuanto a consumición (Imagen 7) tras Alemania y Reino Unido. Comparando el on trade (hostelería, restaurantes y catering “HORECA”) contra off trade (consumo en las viviendas o fuera de los comercios como supermercados, tiendas, etc.) con otros países de Europa, (Imagen 9) España se encuentra el tercero con mayor porcentaje on trade, tras Portugal, Malta y Grecia. Esto puede deberse a la gran influencia del turismo en estos países. España se encuentra en el cuarto puesto de los países que más importa y el séptimo en cuanto a exportaciones. Sin embargo, en cuanto a la generación de empleo e inclusión laboral al sector, (Imagen 10) España se encuentra en el último puesto. (The Brewers of Europe, 2021). 16 Introducción Imagen 7. Consumo de Cerveza en Europa Imagen 6. Producción de cerveza en Europa en 2020. Imagen 9. On-trade/ offtrade 2020 en Europa. Imagen 10. Empleo directo en Europa en el sector cervecero 17 2. Descripción de Equipos En este apartado se describe un sistema de producción de cerveza a pequeña escala de 60 litros, que consta de un equipo de elaboración de mosto, un fermentador cilindro-cónico, un sistema de control, una embotelladora y una tapadora. El equipo de elaboración de mosto cuenta con tres ollas: HLT, MT y BK, 9 válvulas, un visor y dos bombas centrífugas para la impulsión de fluidos P1 y P2 de 3,2 kW. El sistema de control de la marca EINBREW 3V2P se encarga de controlar la temperatura y el tiempo para realizar las operaciones principales como la maceración, la cocción y el Whirlpool de forma automática. Además, tiene la capacidad de programar recetas cerveceras y cuenta con alarmas lumínicas y acústicas para avisar del final de cada etapa. El fermentador de 60 litros cilindro-cónico transforma el mosto cervecero en cerveza y la embotelladora y la taponadora se utilizan para su envase. 2.1 Diagrama de la unidad En este apartado, se van a mostrar los planos y/o imágenes más representativas de los equipos que conforman la unidad. En la Imagen 9 y 10, se recoge un esquema del equipo de elaboración de mosto. Gracias a un sistema de colores se pueden visualizar qué tuberías son flexibles y cuales son rígidas, turquesa y rojo, respectivamente. Así también se pueden ver donde están situados los ojos ciegos y termopares en cada una de las ollas para su correcta conexión al panel de control EINBREW. Imagen 8. Diagrama del conjunto de ollas para la fabricación de mosto cervecero 18 Descripción de Equipos Imagen 9. Fotografía de las ollas a escala real para la elaboración de mosto En el siguiente diagrama (Imagen 11) se puede apreciar el esquema general del fermentador. Imagen 10. Diagrama simplificado del plano de perfil del fermentador. Descripción de Equipos 19 Para la descripción del controlador se ha utilizado la Imagen 12, en la que se puede visualizar el dorso del controlador donde se conecta la instrumentación (termopares), así como las bombas y resistencias necesarias para el proceso. También se identifica la conexión eléctrica del controlador a la red. Además del dorso, se pueden ver las diferentes pantallas o displays que presentan además de los botones (Imagen 13). Esto será elemental para la monitorización de la elaboración de mosto. Imagen 11. Vista lateral inferior del panel EINBREW para las conexiones con el equipo de elaboración de mosto. Imagen 12. Vista frontal del panel EINBREW con sus diferentes botones y pantallas de displays. 20 Descripción de Equipos 2.2 Componentes y equipos El equipo de trabajo está formado por 5 unidades perfectamente diferenciadas: - El equipo de elaboración de mosto de cerveza de la marca HERMS. - El sistema de control de la marca EINBREW 3V2P. - Fermentador cilindro-cónico de 60 litros. - Embotelladora o máquina para el llenado de botellas de 33cl. - Tapadora o máquina de chapado. 2.2.1 Descripción del equipo de elaboración de mosto Comenzando por el equipo de elaboración de mosto, este cuenta con: - Tres ollas de 57 Litros: HLT, MT y BK. - Un rack de tuberías de una pulgada de acero inoxidable. - Dos bombas centrífugas para la impulsión de fluidos P1 y P2 de 10 W. - Dos resistencias para aportar calor a los fluidos durante la elaboración de 3.2 kW. - 9 válvulas manuales de bola enumeradas como V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9. - 1 visor para comprobar el tránsito de mostos y de fluidos entre tanques (Imagen 17). - 5 divisores de corrientes en forma de T. - 4 tuberías flexibles. - La marca de este equipo es de origen alemán, más concretamente Craft Hardware. Esta descomposición es visible en la Imagen 9. Imagen 13. Vista en planta del tanque HLT (Craft Hardware, 2020). Para el tanque HLT (Imagen 14), se puede ver: - En su fondo de una resistencia eléctrica para el calentamiento de agua. - Una entrada y salida de fluidos. - Un serpentín para el mantenimiento isotermo del tanque MT. - Está enrasado para un mejor llenado de este. Descripción de Equipos 21 Imagen 14.Vista superior del tanque MT (Craft Hardware, 2020). En la olla MT (Imagen 15), se puede ver: - Un falso fondo, para la separación de los gramos de malta del mosto. - Entrada de fluido por el centro, en la parte superior del tanque. - Salida del fluido por el fondo de la olla. - Está enrasado para un mejor llenado de este. Imagen 15. Vista en planta del tanque BK (Craft Hardware, 2020). En el tanque BK (Imagen 16), se puede observar: 28 Descripción de Equipos Imagen 26. Detalle de la electroválvula Imagen 27. Salida de etilenglicol del fermentador. Descripción de Equipos 29 Imagen 28. Entrada de etilenglicol al fermentador controlado por la electroválvula. Imagen 29 . Entrada y salida (tubing de 3/8” rojo) del anillo de etilenglicol hacia el fermentador. Este fermentador cilindro-cónico tiene como misión realizar la reacción para la transformación del mosto cervecero en cerveza gracias a la inclusión de la levadura, refrigeración del mosto tras la cocción, la carbonatación de la cerveza gracias a la presurización del tanque con CO2 y guarda de la cerveza. 30 Descripción de Equipos 2.2.4 Descripción embotelladora La máquina embotelladora, en general funciona en modo automático excepto para la limpieza y desinfección (Imagen31). Características de la embotelladora: - Conexión a la electricidad 220V en A.C. - Conexión al anillo de CO2 de Factoría y al tanque de cerveza gracias a tuberías de gusano. - Llenado de 2 botellines a la vez con total automatización y solamente indicando el nivel de llenado de cada botellín y presión. - Embotelladora isobárica de la marca INOX GC. - Conexiones de entrada y salida de CO2, aire y cerveza o productos de limpieza (Imagen 32). Imagen 30. Fotografía del equipo de embotellado. Descripción de Equipos 31 Imagen 31. Detalle perfil de la embotelladora para entradas y salidas de CO2, aire y cerveza o productos de limpieza o de desinfección. 2.2.5 Descripción taponadora En la máquina tapadora de la marca INOX GC, solamente será necesario el posicionamiento de la chapa en la boca del recipiente y de red eléctrica (220V en corriente alterna). Se chapan los botellines de uno en uno y únicamente pulsando dos botones, sin necesidad de esfuerzo físico por parte del operador (Imagen 33), gracias a la compresión de aire para el sellado de los envases. Por seguridad, requiere de la acción de ambas manos, la derecha presionando de forma constante y la izquierda presionando para bajar el pistón y volviendo a subir cuando se suelta. Imagen 32.Fotografía de la máquina tapadora. 32 3. Manual de Operación A través del presente manual, se detallarán y describirán las diferentes etapas que componen todo el proceso de elaboración de cerveza. Este procedimiento se ha realizado con la maquinaria e instrumentos anteriormente descritos. 3.1 Protocolo de arranque Antes de comenzar a elaborar, es necesario realizar una correcta desinfección de los equipos (ver Anexo: Protocolo de limpieza y desinfección). Tras realizar el protocolo de desinfección: 1. Se sitúa la mesa próxima a la canaleta, con el objetivo de obtener un drenado óptimo de residuos. 2. A la izquierda de esta, se coloca una mesa auxiliar en la que se posiciona el controlador EINBREW, así será mucho más fácil el manejo de la manguera en el caso de necesitar agua de red, evitando perjudicar el funcionamiento del controlador. Para montar el equipo y suministrarle electricidad: 1. Se insertan las sondas de los termopares en las ollas y en el controlador. 2. Se conectan las bombas P1 y P2 a las alargaderas, y estas al controlador, asegurando previamente que los interruptores están apagados (Imagen 34). 3. Se conectan las resistencias de las ollas BK y HLT al controlador. En ese momento, los cables deberán estar bien recogidos y puestos por la parte de atrás de la mesa, no quedando expuestos a líquidos u otros productos químicos. Imagen 33. Conexiones del controlador previamente a su energización. Manual de Operación 33 1. Insertar el enchufe del controlador en la alargadera y esta, a la red eléctrica. 2. Colocar el interruptor del controlador en modo encendido. En ese momento el controlador EINBREW debería recibir electricidad y poder controlar todos los procesos para la elaboración artesanal de la cerveza. Para una mejor intuición del tiempo y de la receta cervecera, se incluye en el controlador todos los parámetros de la receta cervecera. Para ello, una vez encendido este, aparecerán los siguientes displays: 1. En la sección del HLT, saldrá un indicador con luz verde sobre él, donde se mostrará en el display de TIMER la palabra PrEH (Imagen 35), aquí se insertará:  Una temperatura mucho mayor a la de maceración, ya que se utiliza la olla HLT para calentar y mantener isotermo el tanque MT. Una posible temperatura de referencia seria 10ºC por encima de la primera etapa del escalón de maceración. Para seleccionar la temperatura, se utiliza los botones de arriba y abajo que se encuentran en la parte derecha de la pantalla HLT. Imagen 34. Controlador EINBREW en el modo PrEH. 2. Al presionar el botón SELECT, se moverá a la sección MT para la etapa de macerado. En este momento, en el display de TIMER deberá aparecer St 1. Esta será la primera etapa de la rampa de macerado.  Para indicar la temperatura de este periodo se utilizan los botones arriba y abajo de MT, y en el display de TIMER se selecciona el tiempo que va a estar macerando a dicha temperatura.  Para añadir más etapas de maceración a la curva, se presiona el botón SET donde se visualiza St2, y se repite el proceso de selección de la temperatura y tiempo como se ha realizado con St1.  Para más temperaturas en esta curva de macerado se presiona el botón SET. El límite de etapas de macerado es de 9 (St9). 3. Presionando el botón SELECT, se desplazará la pantalla hacia la olla BK donde una luz verde encendida indicará que se está en la etapa de cocción. En la pantalla de TIMER se visualizará la palabra BOIL. 34 Manual de Operación  Para seleccionar el tiempo de cocción, se presionarán las flechas de arriba y debajo de la pantalla TIMER. Para tener la mayor temperatura cercana a la ebullición del mosto durante el hervido, es aconsejable marcar el programa P100 en la pantalla BK. El equipo de control EINBREW tiene una característica para determinar cuándo el mosto ha llegado al punto de cocción, pues este emite una alarma en el nivel de ebullición que se haya configurado (95ºC de forma predeterminada). Si existe algún problema, se puede seleccionar la temperatura pulsando y manteniendo el botón de BOIL TEMPERATURE UP. Esto hará que la cocción no esté automatizada y será de modo manual. 4. Presionando el botón SET, se podrán incluir las adiciones de lúpulo en la etapa de cocción, donde se podrá ver HOP1 en la parte de debajo del display TIMER.  Si para HOP1 se selecciona 0 min significará que la inserción de lúpulo será justo al inicio de la cocción.  Si se desea una incorporación más tardía, se selecciona el tiempo con las flechas de arriba y abajo de la pantalla TIMER.  Para añadir otras adiciones de lúpulo se utiliza el botón SET, donde aparecerá HOP2, HOP3… 5. Al presionar el botón SELECT, en la pantalla de TIMER aparecerá la etapa de enfriamiento.  Como se necesita un equipo externo, se utilizará la temperatura que se desee y se pulsará el botón SELECT. En ese momento, la receta de la cerveza estará ya dentro del controlador. 3.2 Acondicionamiento de la malta y agua Antes de macerar se necesita saber qué calidad del agua es necesaria para la elaboración y como de gruesa o fina se requiere la malta. Para ello: 1. Se pesa la malta gracias a una báscula y se lleva al molino (Imagen 36) para triturar los cereales en seco. Imagen 35. Molino de malta Manual de Operación 35 2. Si se decide moler malta de cebada, se moverá la palanca hacia la marca de C inferior que existe (Imagen 37). 3. En el caso que se vaya a moler malta de trigo, se desplazará la palanca hacia la T (Imagen 37). Imagen 36. Marcas C y T para la molienda de malta de trigo y cebada 4. Colocar un saco de 25 kilos bajo la apertura de la salida del triturador. 5. Colocar el interruptor en el estado ON para que el molino reciba corriente eléctrica. 6. Verter la malta a triturar por la entrada superior del molino. 7. Cuando se haya aportado toda la malta a triturar, mover el interruptor hacia la posición de apagado. 8. Retirar el saco de 25kilos de la salida del molino y llevar hacia la olla MT. En cuanto al aporte de sales a la olla MT, es necesario saber de cuales se disponen y como conjugarlas en la receta. Para esta última acción, se dispondrá de un software para el tratamiento del agua. Dos ejemplos de software pueden ser: - Brewer´s Friends ( https://www.brewersfriend.com/water-chemistry/ ) - La aplicación gratuita para Android o iOS de Birrapps ( https://birrapps.com/ ) Si se necesita pesar la cantidad de sales o ácidos aportar al agua, se hará uso de la báscula de laboratorio (Imagen 38). 36 Manual de Operación Imagen 37. Báscula de laboratorio. El transporte de la malta será mediante sacos de 25kg (Imagen 39) para un mejor manejo de los cereales en la báscula, molino y a la olla MT. Imagen 38. Malta en saco recién triturada lista para la incorporación a la maceración. 3.3 Protocolo de macerado Una vez introducida la receta en el controlador: 1. Se pulsa el botón SELECT hasta la etapa de macerado. Manual de Operación 37 2. Se llena el tanque de macerado con la cantidad de agua que se requiera en el tanque MT, a la misma temperatura que en la 1ª etapa de maceración. Este agua caliente es proporcionada a partir de la instalación de la propia Factoría Cruzcampo. Al igual que se llena el tanque MT, se introduce en la olla HLT al menos 40 litros, logrando una temperatura isoterma en la maceración a partir de la recirculación del serpentín (Imagen 40). Imagen 39. Tanque MT lleno de agua para mantenimiento isotermo de HLT. Una vez se tiene en MT la temperatura de maceración, se realiza el ajuste de pH a través de la adición de sales y/o ácidos según la receta cervecera. En el siguiente paso: 1. Se añade la malta a la olla MT. Las válvulas abiertas en este proceso serán V8, V3, V6 y V2, mientras tanto todas las demás permanecerán cerradas (Imagen 41). 2. P1 y P2 estarán en funcionamiento y así se tendrán 2 circuitos cerrados de recirculación en el sistema. Para hacer funcionar las bombas solo se tendrá que activar el interruptor de estas y, además, se mantendrá pulsado el botón del controlador de cada una de ellas. 44 Manual de Operación Imagen 48. Válvulas abiertas para el llenado del fermentador. Al ser completado el vaciado de la olla BK, visiblemente constante gracias a que bajará el nivel de esta: 1. Se apagará la bomba para que no se descebe y entre aire en esta. 2. Se cerrará la válvula inferior del fermentador. 3. Se desenroscará la manguera que conecta al fermentador y descargará todo lo sobrante de mosto a la canaleta lleno lúpulo presente en el final de la olla 4. Se limpia con alcohol la boca de la válvula inferior del fermentador para no tener contaminación más tarde de la cerveza. A partir de aquí se procederá a la limpieza química de las ollas y demás equipos de la elaboración de mosto tal y como se detalla posteriormente en el anexo y se procede además al enfriamiento del mosto en el fermentador (ver Anexo: Protocolo de limpieza y desinfección). 3.9 Enfriamiento del mosto en fermentador Tras haber llenado el fermentador de mosto, previamente desinfectado: 1. Se asegura que la válvula inferior se ha cerrado bien y que la tapadera superior está perfectamente atornillada. 2. El fermentador se lleva cerca del anillo de etilenglicol de Factoría Cruzcampo. 3. Se conecta la electroválvula al sistema de control. Manual de Operación 45 4. En el panel del controlador, con los botones de arriba y abajo se selecciona la temperatura a la cual se quiere llegar a enfriar el mosto. 5. Se conecta la entrada y salida del anillo mediante tubing de 3/8” al fermentador. 6. Se abren las válvulas del refrigerante y se asegura que no entre aire en el circuito de etilenglicol. Es preciso que se haga una buena conexión de las tuberías a la entrada y salida de refrigerante al tanque, ya que, si eso no es así, se puede humedecer la electroválvula y que esta pierda su función, además que se empeore la calidad del mosto y desperdiciar todo el proceso anterior. Imagen 49. Foto tanque fermentador durante su llenado. 3.10 Fermentación Al llegar el mosto a la temperatura idónea para la fermentación: 1. Con la ayuda de un soplete, se realiza una circunferencia alrededor de la tapadera atornillada, para crear una atmósfera libre de hongos o microorganismos que puedan contaminar el mosto. Siempre es recomendable realizar este paso antes de introducir la levadura. 2. Se abrirá la tapa atornillada del fermentador y se introduce en este la levadura (Imagen 51). La manera más fácil de introducirla será a partir de sobres de levadura sólida deshidratada. La cantidad de levadura será indicada por la receta cervecera. 46 Manual de Operación Imagen 50. Ejemplo de sobre de levadura sólida seca. 3. Tras la adición de la levadura, se cierra bien la tapa atornillada para que no pueda entrar ni salir nada del tanque. Para comprobar que la levadura está haciendo su función: 1. Se coloca una tubería de gusano en la válvula superior del fermentador y el extremo de este tubo se introduce en un recipiente lleno de agua, como en la Imagen 50. 2. Si esta burbujea, la etapa de fermentación sigue activa. El periodo de tiempo de fermentación será cuantificado por la receta cervecera. Para asegurar que el periodo de fermentación ha sido suficiente: 1. Se recoge una muestra de la cerveza y el acople de DN25 a tubing 3/8”. 2. Repitiendo esta valoración en dos días consecutivos se debería de alcanzar un valor estable e igual en los dos días. 3. Si esto no ocurre se debe de proceder a esperar unos días hasta que esto suceda. 4. Se espera unos días más (2-3 días) para dejar madurar la cerveza en frío a una temperatura menor que la de fermentación para favorecer la floculación de la levadura y afinar aromas de la cerveza. Una vez finalizado este proceso, se llevará a una en fermentador o la carbonatación. Este último paso es posible de realizar de dos maneras: mediante la presurización del tanque de fermentación con CO2 o con una pequeña refermentación en botella. 3.11 Guarda de Cerveza en Fermentador Si se hace la etapa de guarda dentro del reactor: 1. Una vez terminada la etapa de fermentación, se reajusta el SET POINT del controlador de temperatura del anillo de etilenglicol. Esta temperatura se verá determinada por la receta cervecera. 2. Se deja recircular el refrigerante durante el tiempo determinado por la receta cervecera. Una vez transcurrido este tiempo, se pasa a la etapa de carbonatación, ya sea mediante la refermentación en botella o la carbonatación en fermentador. 3.12 Cálculo del %ABV Para el cálculo del %ABV (porcentaje de alcohol en volumen) se realiza el siguiente proceso: 1. Se recoge una muestra de mosto tras realizar la cocción, y otra muestra de cerveza después de la fermentación con una probeta. 2. Se tiene dos formas de medir la densidad: Manual de Operación 47  A partir del refractómetro (Imagen 52 y 53).  A partir del densímetro (Imagen 54). En el caso de medir la densidad con el refractómetro: 1. Se calibra el refractómetro con agua destilada y se hace coincidir el enrase de la línea azul con el 0. 2. Se coge una alícuota de la muestra con una pipeta desechable. 3. Se abre la tapa para líquidos y se vierte parte del líquido sobre el prisma. 4. Se cierra la tapa y se mira por el refractómetro hacia un foco de luz (solar o artificial). Al mirar por el refractómetro, el campo de medida será en dos magnitudes, Baume y % Brix, de izquierda a derecha respectivamente. Apuntamos el valor del % Brix tanto después de la cocción como después de la fermentación. Llevamos los %Brix a un software que calcula el %ABV. Un ejemplo de software sería https://www.petedrinks.com/abv-calculator-refractometer-hydrometer/ . Tras haber obtenido el porcentaje de alcohol en volumen, se procede a la limpieza del refractómetro con agua destilada y un trozo de papel de cocina para el secado. Imagen 51. Vista de las medidas en el refractómetro. Imagen 52. Refractómetro, a la izquierda. Pipeta desechable, a la derecha. 48 Manual de Operación En el caso que se desee calcular el porcentaje de alcohol en volumen usando la probeta y el densímetro, se realizarán los siguientes pasos: 1. Llenado de la probeta graduada con el mosto antes de fermentar. 2. Sumergir el densímetro dentro de la probeta. 3. Recoger el dato medido por el enrase de la muestra en el densímetro. Este dato se recogerá como gravedad inicial. Estos tres pasos se repetirán para la muestra de la cerveza después de su fermentación, pero con la diferencia de que este dato será conocido como gravedad final. Para el cálculo de %ABV se hará el siguiente cálculo: %𝐴𝐵𝑉 = 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 −𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑∗131,25 Ecuación 1 Imagen 53. Probeta graduada, a la izquierda y densímetro, a la derecha. 3.13 Retirada de turbio frío Cuando hayan pasado unas horas o al día siguiente del inicio de la fermentación se realiza la purga de turbio frío, para ello: 1. Se desconecta el refrigerante y la electroválvula del fermentador 2. Se traslada éste cerca de una canaleta para mejorar el drenado del tanque. 3. Se abre poco a poco la válvula inferior del fermentador, en el cual se podrá apreciar un cambio de color y de textura en la cerveza 4. Tras ver el cambio, se cierra y se limpia la válvula, se traslada el fermentador cerca del controlador de temperatura de Factoría Cruzcampo, se conecta de nuevo la electroválvula y las conexiones de entrada y salida del refrigerante para que termine la fermentación en las condiciones óptimas de operación. 3.14 Refermentación y embotellado con azúcar o ingredientes azucarados En algunas ocasiones también se puede optar por una refermentación con algún azúcar (dextrosa, azúcar, miel…) para la carbonatación de la cerveza. Manual de Operación 49 Para ello, es preciso antes una buena desinfección de los envases. Se cogen botellines y se rocían con alcohol para su desinfección. Seguidamente, se enjuagan con agua de red y se vacían. Para la carbonatación de estos botellines: 1. Se coge una cucharilla de café, donde se utiliza el mango de este para el relleno que se desee de azúcar, dextrosa, miel… La cantidad que se destine a cada botellín será de libre elección, o de indicación del maestro/a cervecero/a, con el inconveniente de que, en el caso de introducirse poca cantidad en los botellines, no se carbonatará adecuadamente y la cerveza quedará con poco gas. En cambio, si se le adiciona una gran cantidad de azúcar, el botellín estará con demasiado gas y al abrirlo podría salir toda la cerveza en forma de espuma. 2. Tras la adición del azúcar, se rellenan los botellines hasta el principio del cuello del mismo. Con ello se pretende tener hueco para el gas en cuestión y que no explote el recipiente. La introducción de la cerveza en el botellín se da gracias a un acople en la válvula inferior del fermentador con terminación en tubería de gusano (Imagen 55). Imagen 54. Acople DN25 a tubing 3/8” necesario para el rellenado de botellines manual. 3. Una vez llenadas las botellas, se llevan a la maquina tapadora. 4. Se pone la chapa sobre la boca de la botella y se presionan los dos botones negros. 5. Cuando hayan pasados unos segundos, se deja de presionar el botón de la izquierda. 6. Cuando se observe que la tapadora haya hecho bien su función, se suelta el botón de la derecha (Imagen 56). Siempre es necesario comprobar que la tapadora está conectada a la red eléctrica para asegurar su correcto funcionamiento. 50 Manual de Operación Imagen 55. Detalle de los botones y manómetro de la máquina tapadora. Para asegurar un cierre hermético de los botellines en esta etapa de chapado, sería recomendable tener en esta máquina taponadora una compresión de aire hacia las chapas de 3 bar manométricos. Gracias a la máquina tapadora, se logra un perfecto sellado de los botellines sin esfuerzo físico del operario. Cuando el fermentador se quede vacío, se procede a la limpieza de este y guarda de los botellines (ver Anexo: Protocolo de limpieza y desinfección). 3.15 Carbonatación con CO2 Para la carbonatación con CO2, se necesitará ajustar la presión del tanque de fermentación y la temperatura de éste dependiendo de la receta cervecera y del estilo que se quiera conseguir. Se puede ver a través de la siguiente tabla (Tabla 3) o a partir de los softwares comentados anteriormente en el acondicionamiento del agua. Manual de Operación 51 Tabla 3. Tabla de carbonatación para los diferentes estilos. En la Tabla 3, se representan por colores los diferentes estilos de cerveza según la leyenda. En la parte de la izquierda se representa la temperatura del fermentador durante la carbonatación en ºF y en la parte superior se puede ver la presión de CO2 a la que se debe someter el fermentador. Para la conversión de unidades de ºC a ºF se debe de efectuar el siguiente cálculo (Ecuación 2): ℉ = 󰇡℃∗ 󰇢+32 Ecuación 2 Para la conversión de unidades de bar a psi se debe de efectuar este otro cálculo (Ecuación 3): 𝑝𝑠𝑖 = 14,5038∗𝑎𝑡𝑚 ¯ Ecuación 3 Para llevar el tanque de fermentación a la temperatura idónea en la carbonatación se hará uso del controlador PID del anillo de etilenglicol y para controlar la presión se hará uso de la llave Allen en el manómetro. (Ver Imagen 24 y 25.) Para conectar el circuito de CO2: 1. Se debe abrir la llave de paso, contrastar que el CO2 pasa por el tubo del anillo y dejar que transcurra por el mismo unos segundos, eliminando el oxígeno que pueda quedar en el conducto. 2. Cuando se haya asegurado este proceso, se rocía con alcohol la boquilla superior del fermentador y se conectará la tubería del anillo de CO2 al orificio superior de entrada al fermentador. 3. Se abre la válvula del conducto donde se ha conectado el CO2 y se deja el fermentador así hasta que transcurran unos días para poder hacer la operación de embotellado. 52 Manual de Operación Es imprescindible tener el fermentador bien cerrado para que no se escape CO2 y entre aire, ni tener este a una gran presión pues podría explotar. En el caso de no poner la suficiente presión, olerá a cerveza por el manómetro del anillo de CO2 a modo de purga. 3.16 Embotellado de Cerveza tras Carbonatación con CO2 Para asegurar una buena praxis, se hace una desinfección previa de la embotelladora y tuberías que se va a emplear (ver Anexo: Protocolo de limpieza y desinfección). Una vez asegurada la desinfección de la embotelladora, se tendría que realizar la conexión e implantación de la embotelladora tal y como se ve en el siguiente esquema (Imagen 57). Imagen 56. Diagrama de la instalación de la embotelladora durante la adición de cerveza en los recipientes. En este caso la embotelladora no tiene una bomba para el llenado de los botellines, sino que se hará por diferencia de presiones con el circuito de CO2. El gas impulsará en el fermentador una corriente de cerveza producto hacia la embotelladora, llegando así al equilibrio de presiones. Para el embotellado: 1. Se pondrá la máquina en modo automático y luego se acciona. En este modo, el equipo extrae el oxígeno de los botellines y los purga por la corriente AIRE a la derecha de la máquina. 2. Una vez purgado, se realiza la adición de cerveza con CO2 hasta que la máquina detecte el nivel correcto de llenado. En el caso de que haya mayor nivel de llenado, la embotelladora lo purgará a través de la corriente CO2/Cerveza 3. Cuando estén llenos los botellines, se le coloca una chapa a cada uno en la corona y se repite el mismo proceso en la tapadora tal y como se ha descrito anteriormente en el apartado de chapado de botellines con refermentación. Tras el vaciado del fermentador, se procede a la limpieza de este y también de la máquina embotelladora (ver anexo de limpieza y desinfección). Manual de Operación 53 3.17 Guarda de botellines hasta consumición Tras el embotellado de la cerveza se efectuará la operación de guarda. En el caso de que se tengan botellines con una refermentación de azúcares: 1. Se situarán los botellines a temperatura de fermentación para que la levadura no muera y esta pueda generar el gas suficiente dentro del recipiente. 2. Pasada una semana, se asegura de que existen las burbujas suficientes en ellas, dando pequeños toques con el dedo por las paredes del botellín taponado. 3. Tras asegurar esto, se les bajará la temperatura localizándolos en una nevera, cámara frigorífica a temperatura de guarda indicada por la receta cervecera. Si, por el contrario, se tuviera cerveza embotellada con carbonatación de gas CO2, se pondrán los botellines en la cámara frigorífica o nevera, impidiendo exponer esto a la luz y a una temperatura de guarda especificada por la receta cervecera. Se intentará que en todo momento los botellines estén en posición vertical colocados con la chapa hacia arriba para que se ralentice el proceso de oxidación en la cerveza. El tiempo de guarda será establecido por el maestro cervecero y/o recomendado por la receta cervecera. 3.18 Protocolo de parada Una vez realizada la limpieza de cada equipo, se comienza con el apagado de las tres ollas HLT, MT y BK. Para ello: 1. Se pone los interruptores de las bombas en OFF para desactivar su funcionamiento con el controlador. 2. Se pone el interruptor general del controlador en OFF y se desenchufan uno a uno los cables que conectan las resistencias de calor de los tanques HLT y BK, además de los enchufes de las bombas P1 y P2 del controlador. 3. Se le quitará de la corriente eléctrica al controlador, siendo en última instancia la retirada del cable de electricidad. 4. Se desenroscarán las sondas de las ollas y del controlador. 5. En el caso de haber desmontado los equipos para la limpieza, se hace un montaje de todas las piezas teniendo en cuentas todas las tuberías flexibles, bombas, clavetas rojas y de aluminio, resistencias eléctricas de cada olla, etc. 6. Se guardan todos los elementos para la próxima elaboración y se lleva la mesa con las tres ollas al almacén de Factoría Cruzcampo. 7. Como recomendación, si no se va a utilizar el equipo de elaboración de mosto, pasar un poco de aire comprimido para que las tuberías, codos, bombas… no se queden con agua estancada y dejar válvulas abiertas tras esta operación (Imagen 58). En el caso de la embotelladora, después de su limpieza se necesita un apagado de las líneas de CO2 y desconexión de las tuberías de purga de CO2, aire, o cerveza. Una vez hecho esto se puede desenchufar de la corriente la embotelladora y la tapadora. 60 6. Posibles Mejoras de la Unidad 6.1 Elaboración de mosto En cuanto a la generación del mosto cervecero, se pueden mejorar ciertos aspectos: a) Para no depender del agua caliente de la instalación Factoría Cruzcampo y que no se pierda tiempo en el calentamiento de agua previo a la etapa de macerado, se podría cambiar la resistencia eléctrica de la olla HLT por una de mayor potencia, ya que la mezcla y fluidodinámica de esta es bastante buena y considerable como para la homogeneización de la temperatura. Gracias a una toma de datos, la resistencia HLT que calienta agua, para un salto térmico de 5ºC, marcado por el termopar del controlador se han necesitado 5 minutos. Si entra agua de red a 20 grados y es necesario una temperatura de maceración de 55 grados (como mínimo) se puede ver que con un simple cálculo es necesario cerca de 35 minutos, suponiendo que el incremento de temperatura fuese lineal y no haya perturbaciones para calentarlo. Puede considerarse tiempo excesivo para calentamiento de agua, ya que si sumamos a los tiempos de maceración, cocción o enfriamiento del mosto serían más de 5 horas para la elaboración del mismo. Cabe destacar que se tendría que incluir el calentamiento de agua para el comportamiento isotermo del tanque MT, ya que el serpentín de este tanque se induce en la olla HLT. b) A la hora de la retirada del bagazo, es muy costosa y se necesita bastante ayuda (Imagen 65). Se desperdicia mosto no aprovechable en la receta y es necesario mover la olla para el desalojo del bagazo. Una de las posibles mejoras sería la incorporación al macerado de una bolsa filtro, esta se podría ajustar a las dimensiones del tanque MT y una misma persona podría sacar la bolsa. En el caso de que se rompiera la bolsa filtro o el grano de las maltas estén por debajo de la luz de malla de la bolsa, no habría problema como ahora para la retirada de este. Esta bolsa filtro puede ser reutilizable para varias elaboraciones si se limpia y desinfecta correctamente. Esta bolsa filtro se puede también utilizar de menor tamaño (ver Imagen 64) para la adición de otros ingredientes de menor tamaño, que luego en la receta cervecera se van a retirar como es el ejemplo de hibisco, nueces, especias, etc. Posibles Mejoras de la Unidad 61 Imagen 63. Bolsa filtro para pequeños ingredientes Imagen 64. Retirada del bagazo con espumadera de la olla MT c) Homogeneización en la etapa de maceración escasa (Imagen 66), ya que el agua que cae desde el serpentín desciende justamente en el centro de la olla. Esto se podría optimizar gracias a un extensible o complemento de la tubería que, a modo de división del caudal, caiga por distintos orificios y no como actualmente. 62 Posibles Mejoras de la Unidad Imagen 65. Llenado del tanque MT poco homogéneo. d) Optimizar la colocación de tuberías flexibles, ya que se pueden notar codos donde el mosto y el agua se queda sin movimiento. e) Instalación de bombas centrífugas de mayor potencia. Se mejora el calentamiento del agua en el HLT y traslado de mosto a las ollas MT y BK, ya que la viscosidad del mosto es ligeramente más alta, y se necesita mayor fluidez, aparte de reducirse las pérdidas de mosto en zonas muertas donde la fluidez no es suficiente. f) Incorporación de un intercambiador de placas para un mejor enfriamiento del mosto cervecero. Este tipo de intercambiador es muy cómodo de desmontar para su limpieza y desinfección antes que un intercambiador carcasa y tubo. Otra futura ventaja de tener este equipo, sería la de poder refrigerar el mosto fuera del fermentador y que este pueda ser solamente utilizado exclusivamente para la fermentación. En este manual de operación se ha utilizado la refrigeración del mosto mediante el enfriamiento en el tanque de fermentación debido a que el existente serpentín para esta operación tiene rota una de sus boquillas (Imagen 67) y deja escapar el refrigerante utilizado en este. Aunque se repare este complemento, resulta de mayor eficacia y rapidez hacerlo dentro del tanque de fermentación. Posibles Mejoras de la Unidad 63 Imagen 66. Serpentín g) El controlador solo tiene en cuenta las adiciones de lúpulo, pero no de adjuntos. Esto se deja fuera de la automatización de la receta cervecera por lo que siempre se debe de tener en cuenta cuando añadir. h) Es deseable un calibrado de transmisores de temperatura cada cierto tiempo y asegurar un buen mantenimiento de las resistencias sumergibles ya que, de no ser así, no se puede asegurar una futura elaboración. i) Compra de un pequeño taburete o uso de una escalera de tijeras para la adición de malta en la olla de MT y visualización de las operaciones con la tapadera abierta. Para personas de cierta condición física como baja estatura o falta de fuerzas en los brazos puede ser limitante el no poder verter la malta triturada en olla MT. Para personas de baja estatura ciertas operaciones como el removido con la pala en el macerado y la visualización de las etapas de maceración y hervido. 6.2 Tanque de fermentación En cuanto al tanque de fermentación, se pueden mencionar las siguientes mejoras: a) La electroválvula en el fermentador no está bien segura en cuanto a la impermeabilización de esta. En el caso de que le caiga agua, etilenglicol o cualquier otro producto químico líquido hacia esta electroválvula, esta deja de funcionar y se estropea. Esto se puede solucionar gracias la instalación de una caja estanca como un seguro impermeable (Imagen 68). 64 Posibles Mejoras de la Unidad Imagen 67.Instalación de mejoras en el fermentador. b) Instalación de un barómetro y termopar. Esto puede solucionar los problemas, si existiera alguna discrepancia con el sistema de control de la electroválvula y del anillo de CO2. En el momento de que se instalen estos indicadores de presión y temperatura se puede ver, por ejemplo: que el anillo de presión de CO2 está llenando el fermentador de CO2, y no de que el gas va en sentido contrario, o que la electroválvula no le llega la corriente y no hace su función… c) Inserción de un airlock en el conducto al exterior sobre la válvula superior del fermentador, con el objetivo de hacer sello hidráulico. Esto nos indicará que la cerveza está en plena reacción y no será necesario una tubería de menor diámetro con un matraz lleno de agua. Este mecanismo es más simple y además reutilizable para cualesquiera que fuera la elaboración, lo único necesario es su desinfección y llenado de agua (Imagen 68 y 69). Posibles Mejoras de la Unidad 65 Imagen 68. Airlock para la fermentación. d) Compra de una bomba centrífuga de iguales características a la de Factoría Cruzcampo. Esto hará que la limpieza del fermentador sea independiente de si Factoría necesita la bomba o no para otros procesos. 6.3 Embotellado y chapado En cuanto al chapado, las mejoras de este proceso son las siguientes: a) La embotelladora falla en algunos casos sus lazos de control o de automatizado, ya que, en el llenado de los botellines, esta máquina no se detiene algunas veces y llena demasiado los recipientes, desperdiciándose mosto. También se ha encontrado casos contrarios, donde la adición de cerveza y CO2 es insuficiente. La solución a este problema sería el verificado de la correcta operación, renovación del sistema de control de la máquina o la sustitución por otra de mejor calidad. b) Embarrilado de la cerveza: esta operación no se ha podido llevar a cabo por falta de instalación de equipos, pero se tiene todo lo necesario como manómetros de presión, barriles tipo corny de 10L. Esta forma de guarda puede ser mucho mejor que en forma de botellines, además de abaratar costes en el suministro de botellines de cristal. 66 7. Anexo. Protocolo de limpieza y desinfección Para la limpieza de todos los equipos, se utiliza un producto de limpieza básico. En este caso, se usará ALCAMIX L (sosa caustica). Para el lavado de la maquinaria se deberá añadir un 2% en volumen para el lavado . Esta proporción es ideal e indicada por el maestro/a cervecero/a para no tener pérdidas innecesarias de este producto, efectos corrosivos sobre la maquinaria y contaminaciones no deseadas en futuras elaboraciones. La limpieza será efectuada justamente al terminar de operar con cada uno de los equipos (Imagen 70). Por otro lado, en el caso de la desinfección, se utiliza un ácido para retirar microorganismos no deseados. En este caso el producto empleado en Factoría es SOPURCLEAN CIP OP (septacid) con la misma proporción que con la base. En este caso la desinfección será antes de la operación con los equipos (Imagen 71). Imagen 69. Etiqueta del compuesto básico ALCAMIX L utilizado para la limpieza Protocolo de Limpieza y Desinfección 67 Imagen 70. Etiqueta del ácido SOPURCLEAN utilizado para la desinfección 7.1 Ollas HLT, MT y BK Antes de operar con el equipo de elaboración de mosto, este se desinfecta. Para ello: 1. Se vierte una solución de ácido sobre cada una de las ollas de elaboración y se hace recircular el ácido con agua por el rack de tuberías durante 15 min, abriendo y cerrando brevemente cada una de las válvulas para una mejor desinfección. 2. Pasada esta operación, se desanclan las ollas HLT MT y BK de la estructura de tuberías con las clavetas de aluminio lisas. 3. Se retiran las ollas de la mesa y se colocan en el suelo cerca de la canaleta de drenado. 4. Seguidamente se emplearán los guantes de protección y el estropajo por la parte blanda, para rociar con agua de red de la manguera y el agente desinfectante en las ollas (SEPTACID). 5. Se enjuagan con agua de red de la manguera y se vacían cerca de la canaleta de drenado. 6. Se colocan las ollas vacías en la mesa y se cierran con las respectivas clavetas antes retiradas y se asegura que los tornillos están bien cerrados y no influyen en la apertura de las válvulas. Una vez que se termine la elaboración de mosto, es necesario limpiar el equipo. Para esta operación se seguirán los siguientes pasos: 1. Se vierte una solución de sosa caustica sobre cada una de las ollas de elaboración y se hace recircular la sosa con agua por el rack de tuberías durante 15min, abriendo y cerrando brevemente cada una de las válvulas para una mejor limpieza. 2. Se desanclan las ollas HLT MT y BK de la estructura de tuberías con las clavetas de aluminio de color rojo, además de las clavetas lisas de aluminio y las mangueras o tuberías flexibles. 3. Se retiran las ollas de la mesa, las válvulas, bombas, rack de tuberías, visor… en el suelo cerca de la canaleta de drenado. 68 Protocolo de Limpieza y Desinfección 4. Se emplearán los guantes de protección y el estropajo por la parte blanda, para rociar con agua de red de la manguera y el agente limpiador (ALCAMIX L) en las ollas y accesorios. 5. Se enjuagan con agua de red de la manguera y se vacían cerca de la canaleta de drenado todos los accesorios al equipo (codos en T, válvulas, visor, bombas…) además de las ollas. 6. Se colocan las ollas y accesorios vacíos en la mesa y se cierran con las respectivas clavetas antes retiradas, asegurándose que los tornillos están bien cerrados y no influyen en la apertura o cierre de las válvulas. Este proceso de limpieza asegurará que los equipos no tengan moho u otros agentes no deseables para las siguientes elaboraciones. En el caso de que se vayan hacer elaboraciones de mosto muy consecutivas en el tiempo (de un día para otro o de pequeñas diferencias de horas) se puede optar por una limpieza igual que la desinfección del equipo, pero con sosa ALCAMIX L. 7.2 Fermentador En cuanto a la limpieza del fermentador se utilizará el mismo procedimiento independientemente de si es desinfección o limpieza: 1. Llenado del tanque CIP con el producto de limpieza/desinfección al 50% de su capacidad. 2. Conexión del tanque CIP a la bomba por su aspiración mediante tubería DN25. 3. Conexión de la bomba centrífuga en la impulsión al fermentador por la parte inferior mediante tubería DN25. 4. Encendido de la bomba y llenado del fermentador con el producto de desinfección limpieza. Estos pasos se pueden ver mejor siguiendo el siguiente esquema de la instalación (Imagen 72). Imagen 71. Instalación del llenado del fermentador para la limpieza/desinfección 5. Una vez que esté lleno el fermentador, se para la bomba centrifuga. Protocolo de Limpieza y Desinfección 69 6. Se cierra la válvula inferior del fermentador. 7. Se cambia la tubería de la impulsión de la bomba hacia la válvula de la parte superior del fermentador y la parte de la aspiración por la válvula inferior del reactor. 8. Se abren las dos válvulas del fermentador. 9. Se arranca la bomba de nuevo. Esta nueva instalación se corresponde con el siguiente diagrama (Imagen 73): Imagen 72. Diagrama de recirculación de productos de limpieza/desinfección. Tanto en la operación de desinfección como de la limpieza tiene una recirculación de duración de una hora. Tras haber pasado esa hora: 1. Se para la bomba. 2. Se cierran las válvulas del fermentador. 3. Se desacoplan las tuberías de impulsión y aspiración de la bomba, cerrando las válvulas de bola superior e inferior del fermentador y apagando la bomba. 4. Se conecta el acople DN25 a tubing 3/8” (Imagen 55) para la limpieza/desinfección de este. 5. Se desaloja el fluido correspondiente en la canaleta para su eficiente drenado. 6. Se lleva el fermentador cerca del canal y se abre la válvula inferior para el vaciado del mismo. 7. Se enjuaga con agua de la manguera el fermentador para asegurar que no haya quedado nada de producto de limpieza/desinfección en éste. Después de la limpieza del fermentador es necesario secarlo con aire comprimido o CO2 para que no haya ninguna propagación de microorganismos y se deja cerrado herméticamente.