Análisis térmico de procesos industriales para uso de energía solar térmica

Equation Chapter 1 Section 1 Proyecto Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Intensificación Energética Análisis Térmico de Procesos Industriales para uso de Energía Solar Térmica Autor: Alejandro Loizaga Barea Tutor: Francisco Javier Pino Lucena Dep. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 ii iii Proyecto Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Intensificación Energética Análisis Térmico de Procesos Industriales para uso de Energía Solar Térmica Autor: Alejandro Loizaga Barea Tutor: Francisco Javier Pino Lucena Profesor Contratado Doctor Dep. de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 iv v Proyecto Fin de Grado: Análisis Térmico de Procesos Industriales para uso de Energía Solar Térmica Autor: Alejandro Loizaga Barea Tutor: Francisco Javier Pino Lucena El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2017 vi El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis maestros viii ix Agradecimientos A mis padres, mi hermano, mi hermana y mi familia, por apoyarme durante todos estos años, por su apoyo incondicional y todo su cariño. Todo esto lo he conseguido gracias a ellos. A mis amigos, que han sabido siempre apoyarme y estar en los buenos y malos momentos, tambien se lo debo. A mi tutor, por permitirme realizar este proyecto, aconsejarme y ayudarme en este estudio llevado a cabo. xvi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1-1 El químico francés Louis Pasteur realizando experimentos en su laboratorio. 7 Figura 1-2 Producción de cerveza por las principales cervecerías en España en 2013(miles de hl). 10 Figura 1-3 Producción de cerveza artesana frente a la cerveza fabricada por las grandes industrias en EEUU de 2007 a 2012. 12 Figura 1-4 Número de fábricas de cerveza en EEUU desde el año 1887 hasta el año 2013. 12 Figura 1-5 Distribución del número de cervecerías en Europa. 14 Figura 1-6 Número de cervecerías según el año. 15 Figura 1-7 Distribución del número de microcervecerías en Europa. 16 Figura 1-8 Número de microcervecerías según el año. 17 Figura 1-9 Distintos tipos de cerveza en el mundo: sus nombres y características. 28 Figura 2-1 Esquema de una planta de elaboración de cerveza. 31 Figura 2-2 Detalle de diferentes tipos de rodillos. 33 Figura 2-3 Diagrama de temperatura-tiempo en las maceraciones por infusión y por decocción. 35 Figura 2-4 Efectos de la temperatura en la maceración. 36 Figura 2-5 Efecto de la temperatura en la velocidad de la reacción. 38 Figura 2-6 Degradación del almidón durante la maceración. 41 Figura 2-7 Temperaturas óptimas de las enzimas,porcentaje de azúcares fermentables y porcentaje de dextrinas en 1h de macerado. 43 Figura 2-8 Tabla de valores óptimos de pH y temperatura de las diferentes enzimas en el proceso de maceración. 45 Figura 2-9 Gráfico de maceración. 46 Figura 2-10 Mirilla de visión en el tanque de filtrado. 49 Figura 2-11 Diagrama de temperatura-tiempo para el sistema de cocción atmosférica. 51 Figura 2-12 Diagrama temperatura-tiempo para el sistema de cocción a baja presión. 52 Figura 2-13 Recuperación de calor de los vahos de cocción. 53 Figura 2-14 Comparación entre cocción atmosférica y a baja presión. 54 Figura 2-15 Diagrama de distribución de la temperatura en función del tiempo durante el proceso de fermentación. 58 Figura 2-16 Túnel de pasteurización con recirculación de agua. 66 Figura 2-17 Balance de masa aplicado a las cervecerías Unicer SA, representados en valores por m3 de cerveza producida. 67 Figura 2-18 Demanda elétrcia de una cervecería (%). 68 Figura 2-19 Demanda de calor y frio (térmica) en una cervecería (%). 68 Figura 2-20 Porcentajes de energía aportados en diversos procesos en la cervecería para el año 2012 69 xvii Notación A.M. Antes del mediodia At Área total de captación ATP Adenosine triphosphate (adenosín trifosfato) b0 Factor adimensional, tomado como 0,1 bbl Barril cp Capaccidad calorífica específica CHP Cogeneration/combined heat and power (combinación de calor y electricidad) Cos Función coseno Cpp Producto de la capaccidad calorífica por el gasto del fluido primario Cmin Producto de la capaccidad calorífica por el gasto del fluido secundario D Valor de la radiación directa en tanto por uno d Valor de la radiación difusa en tanto por uno F Porcentaje de demanda cubierta FAOSTAT Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura Fr*UL Factor lineal de pérdidas Producto del factor de evacuación del calor por el producto medio mensual del captador G Gasto específico H Radiación global media mensual en base diaria sobre la superficie horizontal hL Hectolitro J Julios K Factor implicado en la corrección por agrupación Kg Kilogramo KJ Kilojulios KWh Kilovatio-hora Factor de corrección aplicado a la radiación L Demanda térmica de energia del proceso al mes l Litro m metro Metros cuadrados Metros cúbicos MJ Megajulios Mp Gasto fluido principal MTD Mejor Técnica Disponible, es un concepto productivo definido en la legislación medioambiental europea por la Directiva de Prevención y Control Integrado de la Contaminación (IPPC) MWh Megavatio-hora N Número de dias del mes n/a Not available/no answer xviii pH Medida de acidez o alcalinidad de una disolución (potencial Hidrógeno) ppm Partes por millón Temperatura de preparación del agua caliente Temperatura del agua fria Temperatura ambiente media exterior W Vatio X Factor de pérdidas Y Factor de ganancias Aproximado Efectividad intercambiador Segundos del mes ºK Grados kelvin ºF Grados fahrenheit ºC Grados celsius 1 1. INTRODUCCIÓN a energía constituye un sector clave tanto por su gran peso en la industria como sobre todo, por su gran valor estratégico, al ser la energía un elemento imprescindible de cualquier industria o servicio. Como en este proyecto nos centraremos en el análisis de la demanda de la energía térmica en la industria cervecera, primero, hablaremos sobre la importancia de este sector y su evolución a lo largo de la historia y la importancia que tiene este sector hoy en dia. Luego hablaremos sobre el proceso de elaboración de la cerveza donde veremos cada uno de los procesos involucrados, seguido de un estudio de los diferentes consumos (térmicos y eléctricos)del proceso y sus temperaturas. Y finalmente haremos un pequeño dimensionado de una planta de energia solar termica a baja temperatura con el uso de captadorores solares planos aplicada al proceso de envasado, con la intención de reducir la dependencia por los combustibles y optar por una mayor dependencia por las energias renovables. 1.1. Origen de la cerveza La cerveza es una bebida alcohólica espumosa preparada con granos de cebada u otros cereales fermentados en agua y aromatizados con lúpulo. Su nombre proviene del latín “cervêsïa”, palabra del galo (idioma celta), según el filólogo y etimólogo Joan Corominas. También es dicho que proviene de “cerevisia”, palabra que se descompone en Ceres, diosa latina de la tierra y los cereales y “vis”, que significa fuerza. Etimología, de Phillippe Duboe-Laurence y Christian Berger (autores del libro El libro del amante de la cerveza), que no esta muy aprobada por los filólogos y etimólogos. De cualquier modo si que es cierto que “cereales” proviene de cerealis, y viene representando a la diosa Ceres, la cual esta simbolizada con espigas de trigo en la mano. El origen de la cerveza se remonta en la historia de la humanidad. Su origen se remonta a la Edad de Piedra, y esta ligado a la aparición L 2 de grupos sociales sedentarios, al inicio del cultivo del cereal y a la elaboración de pan. Al parecer, la primera bebida fermentada que conoció el hombre fue la cerveza, y se cree que apareció junto con el pan de cebada. Es posible que alguien hubiese dejado el pan olvidado a la intemperie; la humedad y la flora bacterial provocaron una fermentación natural. Al recogerlo, observo que el pan había segregado un líquido que le supo tan bien, que sucesivamente trato de reproducir el proceso. Es sabido que hace más de 6.000 años, en la tierra de los ríos Tigris y Eufrates, los sumerios (habitantes del sur de Mesopotámica) elaboraban y consumían cerveza. Un grabado de esa época representa a unos bebedores de cerveza junto a los cuales se reprodujeron algunas canciones dedicadas a la diosa de la cerveza, Ninkasi. Además, los sumerios conocieron varios tipos de cerveza, entre ellos una variedad conocida como superior. Los babilonios heredaron de los sumerios el arte del cultivo de la tierra y la elaboración de la cerveza. El rey Hammurabi dispuso en un decreto normas sobre la fabricación de la cerveza, en el cual también se establecían severos castigos a quienes adulteraran la bebida. La elaboración tenía carácter religioso y era realizada solo por las sacerdotisas. Los babilonios preparaban la cerveza a partir de los panecillos de harina de cebada y la llamaban pan líquido. La leyenda que Osiris preparo la primera cerveza pertenece a la historia primitiva de Egipto y, según esta versión, la cerveza seria un invento de los dioses. Los griegos identificaron a la cerveza con los egipcios, ya que la palabra zythum, empleada para designar a los egipcios, también la emplearon para significar "vino de cebada". Es de anotar que los fabricantes egipcios de cerveza eran exceptuados del servicio militar, y tanto los soldados como las autoridades recibían cerveza como parte de su paga. También existen pruebas de que los chinos producían una clase de cerveza de trigo llamada kiu, hace más de 4.000 años. La cerveza se encuentra entre las ofrendas hechas a los dioses en casi todas las culturas. En los países nórdicos se ofrecía cerveza a Wotan, el gigante Oegir era el cervecero y Thor el dios del trueno, el protector de la cerveza. La cerveza paso de Egipto a Europa a raíz de las cruzadas. Los caballeros de regreso a sus países la llevaban consigo. En la historia medieval y moderna aparece la tradición alemana, que es muy antigua. A raíz de fuertes heladas consecutivas que afectaron los cultivos de la vid, en Europa tomo fuerza la cerveza como reemplazo del vino. Por esa época, los habitantes del norte de Europa utilizaban hierbas aromáticas y plantas silvestres para modificar el sabor y aroma. Se cuenta que Santa Hildegarda, abadesa de Ruperstberg, fue quien primero adiciono lúpulo a la cerveza. A raíz de ello, la cerveza se convirtió en importante objeto de comercio. En el siglo XII, el rey Juan Primus (Juan I de 3 Flandes de la Casa de Constantinopla), conocido como Gambrinus fue un protector de los cultivos de cebada y, por ende, de la cerveza. En la Edad Media, los alemanes poseían cerca de 500 claustros en los cuales se elaboraba y comercializaba la cerveza, ya que era privilegio exclusivo de los monjes y monjas, siendo muy famosas, en ello, las monjas de los Prados de Santa Clara. La primera organización gremial de fabricantes de cerveza nació en Paris en 1258 y 10 años mas tarde, el reglamento para producir la bebida se inscribía en el libro de los oficios. Alemania ha influido mucho en fijar las características de la cerveza moderna, al punto que hoy en día aun cuentan con la "Ley de la Pureza" promulgada por el duque bavaro Guillermo IV de Orange en 1516, que obliga a producir la bebida con cebada malteada, agua, lúpulo y levadura. En Inglaterra, la cerveza era tan importante que su Carta Magna daba la medida adecuada para la venta y consumo. Además, uno de los oficios más antiguos de ese país es el de "Conner" o degustador de cerveza. La primera cervecería del continente americano fue construida en 1544 por don Alfonso de Herrera, cerca de Ciudad de México. Los peregrinos ingleses fueron los que llevaron la cerveza a los Estados Unidos; una de las primeras cervecerías establecidas en Estados Unidos data de 1612 y perteneció a Adrian Brock y Hans Cristiansen. En el siglo XIX llegaron a registrarse más de mil novecientos establecimientos en todo el país. La cerveza llego a Canadá con los franceses, en 1668. Jean Talon, superintendente de la provincia de Québec, fue autorizado por la corona francesa para construir la primera cervecería. La fabrica mas antigua de América, aun en funcionamiento, es la fundada por Jhon Molson en Montreal y data de 1786. Si concebimos la “chicha” como una forma de cerveza, los sudamericanos la descubrieron hace cerca de 2.000 años. En Colombia, los hermanos Cuervo fundaron en Bogota, en 1884, la primera cervecería, la cual tuvo muy corta vida. En 1889, Leo S Kopp, ciudadano alemán, fundo en el Socorro (Santander) la fabrica conocida como Bavaria, que posteriormente, en 1891, fue trasladada a Bogota. A principios de siglo, se fundaron varias cervecerías entre las que destacamos: Ancla en Honda, Nevada en Santa Marta, Clausen en Bucaramanga, Germania en Bogota, Poker en Manizales, todas ellas hoy desaparecidas, algunas por haber sido absorbidas por Bavaria. Actualmente en Colombia se tienen seis plantas cerveceras, todas ellas de Bavaria, del grupo SAB Miller. Ya en los albores del siglo XXI, el país se inicia en la cultura de las microcervecerías. 4 1.1.1. Historia de la cerveza en Europa La Europa bárbara de la Edad de Bronce también comienza a elaborar cerveza. La primera fuente histórica de la cerveza en Europa se sitúa en el noroeste de la península Ibérica y un poco mas tarde en el norte de Europa, en el espacio geográfico que actualmente ocupa Dinamarca. Lo que indica que la cerveza era una bebida elaborada y consumida en toda Europa, a excepción de la civilización griega, consumidora de vino. Las primeras referencias que se tienen de la cerveza hecha en la península Ibérica provienen de Plinio en el siglo I d.C., quien cita dos tipos de cerveza diferentes. El primero lo constituían las cervezas verdes, o sidras de cebada, termino con el que describían los romanos los zumos fermentados (y del cual proviene la palabra sidra), y que se consumían durante el proceso de fermentación. El otro tipo correspondería a cervezas de guarda, que se podrían almacenar durante largo tiempo. Se tiene constancia de que existe este tipo de cerveza desde la época numantina. No se conoce la composición exacta de estas cervezas hispánicas antiguas, y si estas estaban especiadas, pero es posible que las de guarda estuvieran aromatizadas con hierbas que permitieran una mejor conservación de la cerveza durante largo tiempo. Se ha constatado que los restos de la cerveza mas antigua de Europa data del año 2200 a.C. (valle de Ambrona, Soria). Aunque los restos arqueológicos mejor estudiados hasta el momento son los del asentamiento preiberico de Geno, en Lleida, estos indican que los habitantes de este poblado del 1100 a.C., consumían cerveza y que conocían la forma de elaborarla. La cerveza elaborada por entonces en Geno era más o menos ácida, dependiendo de las técnicas que utilizaran y de la estación del año en que elaboraran cerveza. Esta se debía elaborar para celebraciones y tenía que ser consumida mientras estaba fermentando, ya que no podía ser guardada por largo tiempo sin la adición de otros ingredientes que permitieran preservarla de la contaminación bacteriana. La historia de Europa es la de las guerras entre países. La cerveza también ha estado ligada a la cultura de la guerra, aunque sin tener relación alguna con sus causas. Los cerveceros eran personajes tan importantes que en la civilización babilónica quedaban exentos de luchar y solo acompañaban a los ejércitos durante las batallas para mantenerlos bien provistos de pan y de bebida. El pan evitaba el hambre del guerrero y la cerveza o el vino le proporcionaba el coraje y valor necesarios para la lucha. Sería interesante saber si algunas de las famosas batallas que se ganaron fueron debido a una ingesta adecuada de cerveza, de forma que los guerreros, sin estar demasiado borrachos para no ser torpes, aprovecharan los efectos del alcohol para perder el miedo a la muerte. Así la cerveza, como bebida 5 ceremonial, paso a tener también a un componente espiritual en el guerrero y quedo ligada a la cultura de la guerra. En el 400 a.C. la cultura de la cerveza ocupaba un lugar de excepción en toda Europa y el cuerno de beber circulaba por la península Ibérica al mar Báltico o Adriático. Tan solo subsistían dos enclaves donde el vino seguía imponiéndose, la Grecia clásica y el sur de la actual Italia. Entre las belicosas tribus del norte, la cerveza era bebida de guerreros, brebaje de héroes, y trofeo de batalla. Mucho más tarde le toco a la Europa cristiana descubrir con espanto las crueles artes de los vikingos, poseídos de una insaciable sed de depredación y de cerveza. Tras haber retrocedido frente al avance del vino cristiano de Roma y Grecia, la cerveza volvió a bajar al mundo mediterráneo a bordo de los barcos vikingos, ya que estos embarcaban en sus naves suficientes cantidades de malta y toneles de agua como para fabricar cerveza a bordo. Así podían ofrendar a Ran o a Aegir la bebida que los mantenía a salvo de los naufragios y los vientos adversos, y disponían al mismo tiempo de una medicina que les evitaba padecer el escorbuto. Hacia finales del año 1000 la expansión vikinga hacia el sur de Europa se detiene y los terribles saqueadores vikingos se establecen en las regiones conquistadas. En este momento en Europa se dibuja nítidamente la separación, hoy conocida, entre una Europa del vino y otra de la cerveza. La progresiva cristianización de Escandinavia, aunque permite a la cerveza mantener su preeminencia en la Europa del Norte, provoca la transformación de “la cerveza del guerrero” en bebida de uso domestico. Esta transformación será profunda y definitiva. La dominación romana y la posterior cristianización del imperio trajeron consigo la regresión del consumo de la cerveza hacia el norte de Europa y la imposición del consumo del vino en el Mediterráneo. La cerveza quedo relegada en el Mediterráneo a ser una simple bebida popular y su elaboración restringida a la cocina de las casas. Aun así los pueblos bárbaros se resistieron a la cultura romana y a la importación del vino. La caída del imperio propicio una ola de invasión cultural pagana que el cristianismo se encargo de combatir. Esta lucha contra las costumbres paganas relego la cerveza a la cocina sin poder trascender el marco familiar. El nuevo orden cristiano favoreció el nacimiento de la vida urbana, el mercado regional y las actividades gremiales. Es en este momento cuando el hombre sustituye a la mujer en la elaboración de la cerveza artesanal. Durante la Edad Media la elaboración artesanal se va masculinizando en los pequeños comercios, pero es en los monasterios donde nace la autentica industria cervecera. En aquella época los monjes eran los únicos capaces de copiar manuscritos antiguos, ya que aun no se había inventado la imprenta. Por lo tanto únicamente ellos podrían aprender las técnicas cerveceras e intercambiar 6 información con los miembros de otras abadías. Además la actividad monacal permitía disponer del tiempo necesario para llevar a cabo investigaciones. El poder económico de los monasterios, en aquel momento en plena expansión, permitía al monje cervecero mejorar así la calidad de la cerveza, ya que no tenía que preocuparse por el coste de fabricación, que era asumido por la poderosa Iglesia Católica. Los monjes y las abadías comenzaron a interesarse por la capacidad que tenia la cerveza de atraer a los peregrinos, teniendo en cuenta que tener mas peregrinos significaba mas fama y mas poder económico e influencia en la orden. La cerveza tenía en aquel tiempo un carácter netamente de bebida alimenticia y vigorizante, por lo que resultaba ideal para el reposo de los fieles. La calidad y sabor de la cerveza que elaboraban garantizaban el prestigio de la abadía. Esta fama ayudaba a desarrollar la fe entre la población. A partir del siglo IX se conoce la existencia de cervecerías dentro de los monasterios, donde producían por entonces tres cervezas diferentes: la prima melior, destinada a los sacerdotes y los huéspedes ilustres del monasterio; la seconda, un poco mas suave, reservada a los peregrinos que iban a orar al monasterio; y la última, que se servia a los peregrinos que pasaban por el camino. Hasta el siglo XI la Iglesia dominaba casi todo el comercio de cerveza en Europa. Pero no es hasta la aparición de la cerveza con gruit cuando se comienza a cobrar por la bebida. Al mejorar el sabor de la cerveza también aumento su consumo entre la población que vivía en los alrededores del monasterio. El consumo de cerveza en los monasterios era tan elevado que se tuvieron que celebrar dos concilios para recordar a los monjes que no descuidaran el cumplimiento de sus deberes: el concilio de Aquisgran (en 817) reglamentaba el uso de la cerveza y el de Worms (1255) limitaba el consumo de cerveza a los días de fiesta. El lúpulo empieza a cultivarse en el siglo VIII, en los alrededores del monasterio de Freising (Alemania). Si bien llego a este país desde los Países Bajos (Brabante, Flandes), donde la fabricación de la cerveza con lúpulo se practicaba ya anteriormente. La primera constancia documental del empleo del lúpulo en la elaboración de cerveza elaborada con lúpulo hay que buscarlo probablemente entre los mongoles. La epopeya finlandesa Kabala, cuyo origen es anterior a la emigración desde Asia a Europa, habla de lúpulo al describir detalladamente la preparación de la cerveza. La introducción del lúpulo en la elaboración de la cerveza no se generaliza en toda Europa hasta los siglos XIII y XIV. Se cree que inicialmente se usaba en los monasterios para amargar el sabor y moderar el consumo por parte de los habitantes de los alrededores. Pero la experiencia mostró a los monjes las propiedades inmejorables del lúpulo para conservar la cerveza durante mucho más tiempo. Además la introducción del lúpulo como aromatizante 7 aumento paulatinamente el consumo, junto con los excesos que acompañan a la ingesta desmesurada de alcohol. Algunos estamentos de la Iglesia se alzaron contra los supuestos maleficios de esta planta de la cerveza, vaticinando graves daños para la salud de quienes eligiese beber bière (que era el nombre popular de la cerveza aromatizada con lúpulo) en vez de la tradicional cervoise. Por estas fechas el éxito de la cerveza de las abadías atrajo el interés de los señores feudales ante la posibilidad de la recaudación de impuestos sobre la actividad de elaborar cerveza. A partir del siglo X se permite la actividad de cerveceros laicos, y el señor feudal comienza a tomar las riendas de este fenómeno comercial. Los fabricantes laicos, sujetos a impuesto por elaborar sus cervezas, comienzan a quejarse de la competencia ilegal de las abadías cerveceras, lo que provoco la pérdida de privilegios y la eliminación de las fábricas de los monasterios. Del siglo XII en adelante los cerveceros de oficio organizados en gremios sustituyen definitivamente a los monjes y la enorme competencia obliga a mejorar de modo considerable las cervezas de origen laico. Los impuestos que los gobernantes cargan sobre la producción castigan duramente a los monasterios, que ya no pueden continuar produciendo gratuitamente. Con la aparición de la realeza, comienza el reinado de las corporaciones cerveceras. Figura 1-1 El químico francés Louis Pasteur realizando experimentos en su laboratorio. Fuente: http://www.chemistryexplained.com 14 1.4. Cervecerías y microcervecerias en Europa En este apartado, a continuación, mostraremos unos graficos y tablas con información acerca del numero de cervecerias y microcervecerías (cerveceria artesanal) en Europa, como se distribuyen en cada país y su evolución a lo largo de los años (2010-2015). Figura 1-5 Distribución del número de cervecerías en Europa. Fuente: Documento estadistico edición 2016, cerveceros de Europa. 15 Figura 1-6 Número de cervecerías según el año. Fuente: Documento estadistico edición 2016, cerveceros de Europa. 16 Figura 1-7 Distribución del número de microcervecerías en Europa. Fuente: Documento estadistico edición 2016, cerveceros de Europa. 17 Figura 1-8 Número de microcervecerías según el año. Fuente: Documento estadistico edición 2016, cerveceros de Europa. 18 1.5. Producción de cerveza Tablas con los principales paises productores de cerveza, en miles de hectolitros. En la misma tabla tambien se anota el año y la fuente de donde fueron obtenidos los datos. Tabla 1-1 Producción de cerveza (miles hL) de los diferentes paises. Fuente: FAOSTAT y la asociacion nacional de cerveceros País Producción de cerveza (miles hL) Año Fuente China 512075 2013 FAOSTAT United States 224093 2013 FAOSTAT Brazil 135500 2013 FAOSTAT Russia 89000 2013 FAOSTAT Germany 95623 2015 National brewers associations Mexico 85210 2013 FAOSTAT United Kingdom 44039 2015 National brewers associations Poland 40890 2015 National brewers associations Spain 34960 2015 National brewers associations South Africa 31500 2013 FAOSTAT 19 Japan 30000 2013 FAOSTAT Ukraine 27398 2013 FAOSTAT Nigeria 26500 2013 FAOSTAT Netherlands 24012 2015 National brewers associations Colombia 23300 2013 FAOSTAT Thailand 22725 2013 FAOSTAT Venezuela 22420 2013 FAOSTAT South Korea 20920 2013 FAOSTAT France 20300 2015 National brewers associations Belgium 19811 2015 National brewers associations Czech Republic 19530 2015 National brewers associations Canada 19167 2013 FAOSTAT Argentina 18600 2013 FAOSTAT Australia 17360 2013 FAOSTAT Romania 15950 2015 National brewers associations Peru 14350 2013 FAOSTAT 20 Italy 14015 2015 National brewers associations Vietnam 12000 2013 FAOSTAT Angola 10500 2013 FAOSTAT Philippines 10330 2013 FAOSTAT Turkey 9819 2015 National brewers associations Austria 9023 2015 National brewers associations Ethiopia 8429 2013 FAOSTAT Ireland 7755 2015 National brewers associations Cameroon 7500 2013 FAOSTAT Portugal 6465 2015 National brewers associations Chile 6000 2013 FAOSTAT Denmark 5970 2015 National brewers associations Hungary 5965 2015 National brewers associations Serbia 5321 2013 FAOSTAT Azerbaijan 5215 2013 FAOSTAT 21 India 5206 2013 FAOSTAT Taiwan 5163 2013 FAOSTAT Kenya 5075 2013 FAOSTAT Bulgaria 4960 2015 National brewers associations Sweden 4689 2015 National brewers associations Kazakhstan 4676 2013 FAOSTAT Belarus 4250 2013 FAOSTAT Dominican Republic 4163 2013 FAOSTAT Tanzania 4000 2013 FAOSTAT Finland 3970 2015 National brewers associations Greece 3820 2015 National brewers associations Cambodia 3575 2013 FAOSTAT Switzerland 3438 2015 National brewers associations Croatia 3379 2015 National brewers associations Ecuador 3300 2013 FAOSTAT 22 Ivory coast 3300 2013 FAOSTAT Uganda 3150 2013 FAOSTAT Lithuania 3108 2015 National brewers associations Democratic Republic of the Congo 3099 2013 FAOSTAT Malaysia 2990 2013 FAOSTAT New zealand 2890 2013 FAOSTAT Bolivia 2885 2013 FAOSTAT Zimbabwe 2868 2013 FAOSTAT Panama 2812 2013 FAOSTAT Indonesia 2800 2013 FAOSTAT Cuba 2601 2013 FAOSTAT Namibia 2500 2013 FAOSTAT Slovakia 2434 2015 National brewers associations Norway 2308 2015 National brewers associations Burundi 2100 2013 FAOSTAT Slovenia 2029 2015 National brewers 23 associations Uzbekistan 1986 2013 FAOSTAT Guatemala 1700 2013 FAOSTAT Algeria 1650 2013 FAOSTAT El salvador 1650 2013 FAOSTAT Laos 1521 2013 FAOSTAT Paraguay 1500 2013 FAOSTAT Estonia 1398 2015 National brewers associations Zambia 1390 2013 FAOSTAT Gabon 1250 2013 FAOSTAT Ghana 1250 2013 FAOSTAT Sri Lanka 1250 2013 FAOSTAT Mozambique 1240 2013 FAOSTAT Morocco 1199 2013 FAOSTAT Singapore 1155 2013 FAOSTAT Israel 1150 2013 FAOSTAT Tunisia 1134 2013 FAOSTAT Madagascar 1120 2013 FAOSTAT 30 2. PROCESO INDUSTRIAL n este apartado hablaremos sobre el proceso de elaboración y explicaremos proceso a proceso en que consiste y como se lleva a cabo. Luego haremos un analisis de los diferentes consumo de energía del proceso, asi como su importancia de cara a la produccion de la cerveza. 2.1. El proceso de elaboración El proceso de elaboración de la cerveza utiliza cebada malteada y / o cereales, Granos no malteados y / o jarabes de azúcar / maíz (complementos), lúpulo, agua, Y levadura para producir cerveza. La mayoría de los cerveceros utilizan cebada malteada Principal materia prima. Dependiendo de la ubicación de la cervecería Y la calidad del agua entrante, el agua suele ser pretratada con una filtración de carbono por ósmosis inversa u otro tipo de sistema de filtrado. 2.1.1. Esquema del proceso A continuación mostramos un esquema de una instalacion de produccion de cerveza, idetificando las diferentes entradas y salidas del proceso, junto con una tabla distinguiendo cada uno de los procesos involucrados. E 31 Figura 2-1 Esquema de una planta de elaboración de cerveza. Fuente: Servicio de Prevención y Control Ambiental, Junta de Andalucía. Tabla 2-1 Diagrama del proceso de elaboración de cerveza. Fuente: HERNANDEZ ALICIA, 2003, Microbiología industrial. Proceso Equipo 1. Molienda Molino 2.Maceración Ollas de maceración 32 3.Filtración del mosto Filtro 4.Ebullición del mosto Olla de ebullición 5.Separación de precipitados Whirlpool 6.Enfriamiento Enfriador de placas 7.Inoculación de levadura Tuberías 8.Fermentación Tanques de fermentación 9.Maduración Tanques de maduración 10.Filtración Filtro de cerveza 11.Envasado Línea de envasado 2.1.2. La molienda La malta debe ser molida para facilitar el contacto entre las enzimas y los sustratos presentes en ella. La operación se lleva a cabo en un molino, similar al que se muestra. La elección y el control del tamaño de las partículas de la harina influyen mucho en la eficiencia de los pasos posteriores de extracción de sustancias y separación de la cascara. Entre menos sea el tamaño promedio de la harina va a existir un mayor contacto entre las enzimas y los sustratos, y la extracción será mejor; sin embargo, una molienda muy fina reducirá demasiado la cáscara del grano de la cebada, que es una de las principales constituyentes del residuo, y la operación de separación se hace más difícil. La trituración o molido de la malta se puede realizar de dos formas: molido en seco o molido en húmedo. 33 Molido en seco: Para el molido en seco se utilizan molinos de rodillos con 2 o 6 rodillos. Los granos pasan entre los rodillos que giran en sentido contrario, con lo que se rompen y muelen a un tamaño que depende del ajuste de la distancia entre los rodillos. De esta forma se separan también las cáscaras. Es importante que la malta esté seca para evitar que se peguen partículas a los rodillos. Ademas el tamaño de los granos debe ser uniforme para conseguir una buena molienda. El producto de la molienda en seco se puede almacenar durante varias horas antes de su hidratación en el curso de maceración. Molido en húmedo: En algunas factorias se rocia malta con agua o la someten a la accion de vapor, inmediatamente antes de que entre en el molino. Este tratamiento flexibiliza la cascarilla y la hace más resistente a la trituracion. Un tratamiento mas severo consiste en humedecer el molino en el que la malta se remoja, hasta elevar su humedad entre un 30-40%, antes de que los rodillos trituren los granos. El remojado no debe durar mas de 30 minutos. El producto de la molienda humeda es una papilla de cascarilla y particulas de endospermo que se bombea o vierte directamente a la cuba de extracción. Figura 2-2 Detalle de diferentes tipos de rodillos. Fuente: https://www.krones.com/ 34 2.1.3. La maceración En esta etapa se pone en contacto la malta sólida con el agua, lo que permite que las enzimas (formadas durante la germinación) degraden los constituyentes de la malta (carbohidratos y proteínas) a formas solubles y, entonces, se origina el líquido que se va a fermentar, denominado mosto. La mezcla de agua y malta se somete a un calentamiento en el macerador, nombre que se le asigna al tanque donde se lleva cabo el proceso de maceración. La temperatura empleada varía de una cervecería a otra, pues depende de aspectos como la naturaleza del cereal utilizado, las características del producto deseado, y el tipo y la capacidad del equipo. La mayoría de los sistemas de maceración, actualmente en uso, pueden ser clasificados ya sea como sistemas de infusión o sistemas de cocción o una combinación de los dos o una modificación de uno u otro. El método de maceración elegido ha de adaptarse al tipo de mosto y cerveza deseada, las materias primas empleadas, la sala de cocción y las condiciones económicas. 2.1.3.1. Tipos de maceración - Maceración por infusión: Consiste en el calentamiento directo del macerado hasta alcanzar la temperatura máxima, que es la de sacarificación. Con este método se va proporcionando calor progresivamente a la mezcla en agitación, hasta alcanzar las temperaturas seleccionadas de un modo escalonado. Es decir, cuando se alcanza cada uno de los niveles de temperatura programados se realiza un estacionamiento temporal o reposo térmico para que las enzimas completen la actividad hidrolítica. La maceración por infusión se puede aplicar para la elaboración de cualquier tipo de cerveza y se lleva a cabo en una sola cuba. Requiere el empleo de maltas bien desagregadas con un elevado potencial enzimático. El coste energético es menor que en los métodos por decocción. 35 - Maceración por decocción: Se extrae un volumen parcial del macerado (al que se denomina temple) de la caldera principal y se lleva a otra caldera (de los temples), donde se lleva a ebullición. Cuando el temple se devuelve a la caldera principal, se eleva indirectamente la temperatura del macerado total. Esta operación se puede realizar 1, 2 o 3 veces (decocción con 1, 2 o 3 temples). Figura 2-3 Diagrama de temperatura-tiempo en las maceraciones por infusión y por decocción. Fuente: Ronnie Willaert, Section V. Beverages: The beer brewing process: Wort production and beer fermentation, chapter august 2006. 36 La decocción requiere el empleo de dos calderas, una más grande que la otra, ya que el volumen de mosto que se lleva a ebullición es mucho menor que el que queda en la caldera principal. Figura 2-4 Efectos de la temperatura en la maceración. Fuente: Ronnie Willaert, Section V. Beverages: The beer brewing process: Wort production and beer fermentation, chapter august 2006. 2.1.3.2. La química de la Maceración Proceso donde se extraen de la malta y eventualmente de los granos crudos la mayor cantidad de extracto y de la mejor calidad posible en función al tipo de cerveza que se busca fabricar. La extraccion se logra principalmente por hidrólisis enzimático, solamente un 10 por ciento de la extracción es debida a una simple disolución química. Las amilasas desdoblan el almidón en dextrinas y maltosa principalmente las enzimas proteolíticas desdoblan las proteinas complejas en materias nitrogenadas solubles, la fitasa desdobla la fitina en inositol y fosfato. 37 Estas transformaciones enzimáticas han sido ya empezadas durante el malteado a un ritmo mucho menos intenso del que sucederá en el conocimiento; donde debido a la acción de las diferentes temperaturas y la gran cantidad de agua las reacciones suceden muchas veces en forma explosiva. Cuantitativamente el desdoblamiento del almidón en azúcares y dextrinas es el más importante. La fórmula bruta del almidón es: (C 6 H 10 O 5)n Las principales reacciones que ocurren durante el cocimiento por acción de las amilasas son formación de dextrinas. (C 6 H 10 O 5)n ----------------> n (C 6 H 10 O 5) n/x Formación de maltosa: (C 6 H 10 O 5)n + n/2 H 2 O -----> n/2 (C 12 H 22 O 11) Y en menor proporción formación de glucosa: (C 6 H 10 O 5)n + n H 2 O --------> n (C 6H 12 O 6) El almidón contiene dos polisacáridos diferentes: amilosa y amilo pectina; la amilosa esta constituida por cadenas rectilíneas de glucosa con uniones 1-4; la amilo pectina esta constituida por cadenas ramificadas de uniones de glucosa en uniones alfa 1-4 y alfa 1-6 existiendo también uniones del tipo a 1-3. Para desdoblar el almidón se necesitan varias amilasas siendo las principales las alfa y beta amilasas. Propiedades de las enzimas: La propiedad más importante de las enzimas es su actividad en la disociación de los substratos. Esta actividad depende de varios factores: Dependencia de la actividad enzimática de la temperatura: La actividad de las enzimas depende en primer lugar de la temperatura. Aumenta con temperatura creciente y alcanza un valor óptimo específico para cada enzima, a la temperatura óptima. A mayores temperaturas tiene lugar una inactivación en rápido aumento, debido a un desdoblamiento de la estructura 38 tridimensional de la enzima (desnaturalización). La inactivación y eliminación de la actividad enzimática es tanto mayor, cuanto más hacia arriba es excedida la temperatura óptima. Las enzimas trabajan también a menor temperatura, pero entonces notablemente más lento. A continuación se muestra un gráfico en el que se observa como varía la velocidad de la reacción en función de la temperatura a la que trabaja la enzima. Figura 2-5 Efecto de la temperatura en la velocidad de la reacción. Fuente: https://www.ehu.eus/ La actividad enzimática típica para una determinada temperatura no es modificable. En tanto que, a bajas temperaturas, la actividad se conserva casi ilimitadamente, ésta disminuye rápidamente con el tiempo, a temperatura creciente. Dependencia de la actividad enzimática del valor pH: Dado que la estructura tridimensional de las enzimas se modifica también en dependencia del valor pH, resulta de ello una dependencia de la actividad enzimática del valor pH. La actividad enzimática alcanza un valor óptimo con un valor pH, que es específico para cada enzima, y disminuye con mayores y menores valores pH. La influencia del valor pH sobre la actividad enzimática no es, por lo general, tan grande como la influencia de la temperatura. Los procesos de degradación de sustancia importantes para el cervecero son: 39 -La degradación del almidón -La degradación d β-glucano -La degradación de sustancias albuminoides Degradación del almidón: El componente más importante de la cerveza es el alcohol formado durante la fermentación de los azúcares. Es por ello necesario que el almidón sea degradado predominantemente a maltosa. Aparte de ello, siempre se forman productos intermedios, las dextrinas límite, que no son fermentados. El almidón debe ser degradado completamente a azúcares y a dextrinas límites no coloreables con yodo. La degradación completa hasta ese estado de reacción normal al yodo es necesaria por motivos económicos. Además, los restos de almidón no degradado causan un “enturbiamiento de almidón” en la cerveza. La degradación de almidón ocurre en tres etapas, cuyo orden no es modificable, pero que se funden una en la otra: -El engrudamiento -La licuefacción -La sacarificación. El engrudamiento: En solución caliente y acuosa, una gran cantidad de agua es incorporada por las moléculas de almidón. De este modo, tiene lugar un aumento de volumen, el cual causa que los granos de almidón, unidos fuertemente entre sí, se hinchen y finalmente revienten. Se forma una solución viscosa (espesa); el grado de la viscosidad depende de la cantidad de agua incorporada y difiere entre los distintos tipos de cereales. Así, por ejemplo, el almidón del arroz se hincha mucho más que el almidón de la malta. Este proceso, en el que no tiene lugar degradación alguna de sustancia, se denomina engrudamiento. Es una parte importante de la elaboración diaria de comidas (por ejemplo la cocción de flan, el espesamiento de sopa o salsa). Dado que el almidón engrudado ya no se encuentra ligado en los granos sólidos de almidón, pueden actuar directamente sobre el mismo las enzimas contenidas en el 46 incrementar la temperatura de la mezcla hasta alcanzar las temperaturas óptimas de las enzimas que se desea dejar actuar, así como mantener los tiempos de reposo a esa temperatura. Hay múltiples escalas diferentes de temperaturas según estilos de cerveza y gustos. No se debe macerar más de 120 minutos ni aumentar las temperaturas de las diferentes escalas o etapas a más de 1ºC por minuto. El agitador debe de girar constantemente pero sin llegar a hacer un remolino. Teniendo en cuenta los estilos de cerveza que se quieren desarrollar en las instalaciones aquí descritas (cervezas de alta fermentación); que se distribuirán por toda la península y que en unos años se pretende exportar parte de la producción, se realizarán las siguientes etapas de macerado: -1ª etapa: Temperatura entre 50 y 55ºC durante 10-20 minutos para metabolizar las proteínas. -2ª etapa: Temperatura de 66ºC (68ºC si se quiere una cerveza más dulce o con más cuerpo) durante 30 minutos. -3ª etapa: Temperatura de 72ºC durante 30 minutos y al finalizar se aumenta hasta 78ºC para facilitar la filtración con la menor densidad del mosto. Figura 2-9 Gráfico de maceración. Fuente: Software Beer Smith 2.0. 47 2.1.4. La filtración del mosto Una vez concluida la maceración, el producto se transfiere a un tanque clarificador, llamado lauter, donde se separa el líquido del afrecho o los constituyentes insolubles. Cuba-filtro: En las extracciones con temperatura programada y por decoccion se emplea normalmente la cuba-filtro que está diseñada para efectuar una filtracion de la papilla una vez sacarificada. Se utilizan cubas de lecho no muy profundo, que proporcionan vaciados en tiempos de 2 a 3 horas con una recuperacion del extracto del 98-99%. Para agotar el bagazo se puede añadir agua. Las cubas filtro son flexibles en cuanto a su uso y proporcionan un bagazo con un contenido en humedad del 80%, aproximadamente. Se han diseñado variantes para combinar una mayor area de filtracion con una superficie de instalacion mas reducida. El tiempo de vaciado se reduce a 1-2 horas con una recuperacion de extracto del 98-99%, aunque el bagazo queda muy húmedo y requiere un escurrido posterior. Estos tanques no resultan adecuados para producir mostos dulces de un peso específico superior a 1,6. Filtros de mosto: Los filtros de mosto ocupan menos espacio que las cubas-filtro y pueden trabajar con malta mas finamente molida. Su construccion es como la de un filtro prensa y consta de unas placas de tejido filtrante alternadas con placas huecas. El tiempo de vaciado es de 1,5-2,5 horas con una recuperacion de extracto del 99,95%. Este sistema es menos flexible y rinde mostos mas turbios que las cubas-filtro, aunque se obtiene un bagazo con un contenido en humedad menor, alrededor del 75%. Una variante moderna, el filtro de mosto de alta presion soluciona el problema de los mostos turbios y permite una reduccion del agua para aotar el bagazo sin perdidas de extracto. El equipo es muy apropiado para la obtencion de mostos de alto peso específico y son económicos en lo que se refiere al consumo de agua. Al finalizar el proceso de la maceración, se obtiene una mezcla acuosa de sustancias disueltas y no disueltas. La solución acuosa de los extractos se denomina mosto, mientras que las partes no disueltas se denominan bagazo. El bagazo está 48 compuesto principalmente por las cáscaras, los embriones y otras sustancias que no entraron en solución durante la maceración. Para la fabricación de cerveza se utiliza solamente el mosto, por ello debe ser separado del bagazo. Esta operación de filtrado se realiza en la cuba de filtración. En la filtración del mosto, el extracto debe ser recuperado, en lo posible de forma total. Las cáscaras del bagazo cumplen el papel de material filtrante. Por ello, es fundamental que se realice un proceso correcto de molturación del grano, sin llegar a romper la cáscara. El proceso de filtración del mosto ocurre en dos fases, que se suceden de forma separada, una tras otra: -Filtración del primer mosto -Lavado del bagazo (o sparging) Filtrado del primer mosto: El mosto que se escurre del bagazo se denomina primer mosto. Aunque en éste queda extracto contenido. Este extracto debe ser recuperado para obtener un rendimiento más óptimo. Por este motivo, el bagazo es lavado con agua caliente para extraer el extracto soluble, tras haber sido descargado el primer mosto. El primer mosto deberá tener un contenido en extracto del 4 al 6% mayor que la cerveza a fabricar, puesto que, el lavado para la extracción diluye cada vez más el mosto. Para filtrar el mosto, se recircula sacándolo por la válvula inferior y reingresándolo por la parte superior del tanque. Se controla su claridad a través de una mirilla colocada justo detrás de la bomba que recircula el mosto. 49 Figura 2-10 Mirilla de visión en el tanque de filtrado. Fuente: http://forum.northernbrewer.com/ Lavado del bagazo: El extracto retenido por el bagazo es extraído mediante el lavado con agua caliente. Este proceso se denomina riego o lavado del grano. A este mosto más diluido también se le llama mosto secundario. El pH del agua del lavado debe ser de 5,8 para evitar la extracción sustancias indeseadas (taninos y compuestos amargos de la cáscara, ácido silícico...). Para reducir el pH del agua de lavado se adiciona comúnmente ácido fosfórico de grado alimentario. La temperatura del agua de lavado debe ser de 78ºC, dado que la -amilasa es destruida a 80ºC y se necesita para transformar el almidón no disuelto remanente en el bagazo. El agua será añadida en dos o tres tandas y la cantidad total a añadir será la misma en litros que de mosto obtenido tras el primer filtrado (primer mosto). 50 Proceso de filtración del mosto: En primer lugar se llena el tanque de filtración de agua declorada a 78ºC justo por encima de la rejilla de filtración y se comienza a transferir la mezcla procedente del depósito de maceración. Una vez termina el trasiego del macerador al tanque de filtración se comienza a recircular el mosto desde la salida inferior (bajo la rejilla filtrante) a través de la bomba hasta la parte superior del tanque. Se controlará la claridad del mosto a través de la mirilla y la recirculación terminará cuando el mosto sea claro. Esta operación tarda aproximadamente unos 45 minutos en total. La velocidad de recirculación será de 20 l/min durante los 2 primeros minutos para lograr arrastrar las partes más gruesas que se hayan colado por debajo de la rejilla filtrante, pasando a ser de 10 l/min el resto del proceso. No se debe modificar esta velocidad o el mosto se enturbiará de nuevo y habrá que volver a comenzar. Mientras se recircula el mosto, se debe limpiar el depósito de maceración con agua a presión para eliminar cualquier sólido o cascarilla. Cuando el mosto comience a salir con claridad suficiente se tiene que transferir de nuevo al depósito de maceración, que a partir de ese momento pasará a ser el depósito de cocción, por la válvula inferior para evitar salpicaduras y oxigenación. La velocidad a la que se debe transferir el mosto es la misma que la de recirculación. Cuando la malta vaya asomarse por encima de la superficie del mosto, se debe adicionar el agua del lavado (agua filtrada con el pH de 5,7) dos o tres veces. Se tienen que añadir unos 600 L para una producción de 1000 L. Durante la filtración hay que hacer girar las chuchillas de vez en cuando para evitar que el mosto circule solo por determinadas áreas. Al girar las cuchillas se enturbiará el mosto filtrado y habrá que recircular de nuevo durante unos 5 minutos aproximadamente. El proceso completo de filtración tardará entre 2 y 3 horas. El filtrado finalizará cuando todo el mosto haya sido transferido al depósito de cocción. 2.1.5. La cocción del mosto La cocción del mosto es el proceso en el que se consume la mayor cantidad de energía en toda la fabricación del mosto (aproximadamente el 40 % del total de la instalación) seguido de la emisión de vapor de agua y olores a la atmósfera. De esta 51 manera, la Mejor Técnica Disponible en esta operación debe ser aquella que permita reducir globalmente estos efectos. La cocción del mosto se puede realizar según tres sistemas: -Cocción atmosférica -Cocción a baja presión (0.5 kg/cm2 aprox.) -Cocción a alta presión (3 kg/cm2 aprox.) 2.1.5.1. Tipos de cocción Coccion atmosferica: Este tipo de coccion es tradicionalmente utilizado en España. Consiste en el uso de calderas abiertas por su parte superior que utilizan como medio de agitacion la circulacion por termosifon. En las calderas de este tipo, el mosto hierve con el lúpulo durante hora y media a dos horas, con una tasa de evaporacion del 6-8 %/h. Se han utilizado diseños diferentes de calderas, pero todos ellos presentan un consumo de energia relativamente elevados. Figura 2-11 Diagrama temperatura-tiempo para el sistema de cocción atmosferica. Fuente: S. Duro, 1991. 52 Un sistema mixto y energeticamente mas eficaz consta de un calentador separado (calandría) por el que circula el mosto dulce. La temperatura de trabajo es mayor, 106-110ºC, lo que conlleva una mejor utilizacion del lúpulo (un 15%) y un tiempo menor de coccion, 0,5-1,5 horas. La agitacion la proporcioana la circulacion a traves del calentador externo y se evita la evaporacion excesiva. Cocción a baja presión: En los sistemas de coccion a baja presion, el mosto dulce se calienta a presión atmosferica hasta el punto de ebullicion mediante un intercambiador exterior, posteriormente se presuriza la instalación aumentando la temperatura del mosto hasta los 105-112ºC durante 10-15 minutos y por ultimo se despresuriza el sistema reduciendose la temperatura del mosto. Figura 2-12 Diagrama temperatura-tiempo para el sistema de cocción a baja presión. Fuente: S.Duro, 1991. El sistema se complementa generalmente con la instalación de intercambiadores de calor que permiten recuperar el calor de los vahos de ebullicion para precalentar el agua que calentará el mosto a la entrada del sistema desde aproximadamente 80ºC hasta 96ºC. 53 Figura 2-13 Recuperación de calor de los vahos de cocción. Fuente: AINIA, Cerveceros de España. El sistema a baja presion permite conseguir unos ahorros en vapor del 38% frente a los sistemas atmosfericos, independientemente del sistema de coccion utilizado, el agua utilizada para refrigerar el mosto a la salida de su clarificacion se utiliza para precalentar mosto antes de la coccion, con lo que se consigue un importante ahorro energetico. Los sistemas de cocción a baja presión son más eficientes energéticamente que los atmosféricos, sin que ello repercuta en la calidad del mosto (F.J. Sanz, 1991), y permiten la recuperación de los vahos de cocción, aprovechando su calor para incrementar la temperatura del mosto de entrada. Con la condensación de dichos vahos se consigue además reducir las emisiones a la atmósfera de vapor de agua y de compuestos orgánicos volátiles, alguno de los cuales son los causantes de los 54 olores típicos de la cocción. En la cocción atmosférica, se pierde como vapor de agua aproximadamente el 10% del volumen del mosto, aunque es posible instalar sistemas de recuperación de vahos o deflectores en chimenea que permiten reducir el consumo de energía y las pérdidas de agua. Tal como se comenta posteriormente, muchas instalaciones generan suficiente agua caliente durante la fase de enfriamiento del mosto para cubrir sus necesidades, por lo que parte del calor recuperado de los vahos puede que no tenga un uso directo en el propio proceso. Los sistemas de recompresión (mecánica o térmica) de vapor permiten obtener rendimientos similares a los sistemas de cocción a baja presión con acumulación de energía, aunque con unos costes de inversión mucho mayores. Figura 2-14 Comparación entre cocción atmosferica y a baja presión. Fuente: AINIA, Cerveceros de España 55 2.1.6. La separación de precipitados Cuando finaliza la ebullición, se obtiene el mosto lupulado (parte líquida) y, como subproducto, la parte sólida que contiene el denominado “lúpulo agotado” y los precipitados, principalmente proteínas coaguladas. Estos sólidos se separan por centrifugación o mediante tanques clarificadores de distintos diseños. 2.1.7. El enfriamiento del mosto Dado que la levadura sólo puede fermentar a bajas temperaturas, se debe enfriar el mosto caliente lo más rápidamente posible. Durante este proceso el mosto primeramente brillante se enturbia, debido a la formación del trub en frío que debe ser separado. Para una rápida realización de la fermentación se le debe suministrar de forma óptima aire a la levadura, sólo cuando este se encuentre a baja temperatura, de lo contrario se oxidaría el mosto, significando una importante pérdida de calidad de la cerveza final. Proceso de enfriado y aireación del mosto: El mosto que sale por el lateral del whirlpool ya limpio, debe ser enfriado de los 85ºC a los que se encuentra hasta la temperatura de fermentación (20ºC para ales y 12ºC para lagers) en menos de 45 minutos. Para ello, se hará circular a través de un intercambiador de placas de dos fases. Se utilizará agua de red (temperatura entre 8 y 20ºC) a través de la primera fase, que permitirá enfriar el mosto hasta 25-35ºC aproximadamente y se utilizará agua procedente de un enfriador de agua glicolada (temperatura de 0ºC) para alcanzar la temperatura óptima de fermentación. El circuito entre el mosto y el agua refrigerante funcionará a contracorriente para obtener un rendimiento mucho mayor. El agua procedente de red saldrá por el otro extremo del intercambiador a una temperatura aproximada de 60ºC, una vez hecho el intercambio calorífico. Se almacenará en algún depósito para su uso posterior en la limpieza y desinfección de equipos. En este momento, con el mosto ya enfriado a la temperatura de fermentación, es muy importante airearlo. Esto se consigue a través de un difusor de acero inoxidable instalado en la salida del intercambiador de placas, mediante un 62 muy importante controlar las temperaturas ideales de fermentación y maduración a partir de este momento para obtener un producto de calidad. Se introducirá la levadura dentro del tanque de fermentación al inicio del llenado del depósito. La levadura puede ser liofilizada (debe hidratarse previamente) o líquida. Siempre que sea posible se trabajará con levadura líquida puesto que es de mayor calidad. Es imprescindible que la fermentación sea rápida y potente a la temperatura adecuada. Cuanto mayor sea la temperatura de fermentación más potente será ésta, pero se producirán aromas no deseados. Si por el contrario la fermentación tarda en arrancar, los pocos microorganismos que se hayan colado tendrán la oportunidad de multiplicarse y de cambiar el perfil de aroma y sabor de la cerveza con los nutrientes disponibles y la ausencia de alcohol. Una vez el fermentador este completamente lleno con el mosto a la temperatura adecuada, se debe controlar con bastante precisión que la temperatura esté siempre al nivel óptimo. En cervezas de tipo lager (baja fermentación), con una levadura en buenas condiciones debería de fermentar un grado plato al día; mientras que en cervezas ale (alta fermentación) pueden llegar a fermentar hasta 4 grados plato al día. Si estos tiempos son mayores, es muy posible que las células queden en suspensión aportando un sabor a levadura que no será posible eliminar, esto ocurrirá también si se utilizan aguas con niveles de calcio por debajo de 50 ppm. Se puede añadir lúpulo durante la fermentación en el fermentador, metabolizándose una parte de los aceites esenciales con el mosto en fermentación aportando aroma a la cerveza. Antes de finalizar la fermentación, se debe ajustar una válvula de escape de presión que permita tarar la presión a un nivel determinado para que escape el CO2 restante. De esta forma, se puede cerrar el tanque para que los últimos azúcares fermentables (entre 1 y 1,5 grados plato) produzcan el CO2 que quedará finalmente disuelto en la cerveza, ajustando el nivel de carbonatación deseado. Se puede carbonatar también con botellas de CO2 de calidad alimentaria a través de piedras de difusión de acero inoxidable instaladas en los depósitos. Cuando la fermentación acaba, se debe eliminar la levadura por la válvula inferior del fermentador cilindrocónico. Esto debe hacerse en varias tandas (20 aproximadamente); hay que eliminar la levadura, dejar que decante de nuevo, eliminarla de nuevo y continuar repitiendo el proceso hasta que salga la cerveza sin casi levadura. Si no se elimina la levadura, ésta comenzará a autorizarse 63 produciendo aromas y sabores no deseados. La cerveza no tendrá oxígeno disuelto excepto los radicales libres que se hayan unido a otras moléculas durante la producción del mosto. Si se realiza algún trasiego en este punto o durante el embotellado entrara algo de aire en contacto con la cerveza, ésta se oxidaría en cuestión de días o semanas, sobre todo los aromas frutales a lúpulo. Una cerveza oxidada no tiene el mismo frescor y facilidad de trago que una cerveza de alta calidad. Se baja la temperatura de la cerveza hasta 14ºC en el caso de realizar dryhopping (adición de lúpulo durante la fermentación durante 3-5 días) o hasta la temperatura de maduración (entre 0 y -1,5ºC dependiendo del porcentaje de alcohol). Hay que tener en cuenta que dependiendo de la temperatura a la que se encuentre la cerveza, está contendrá más o menos CO2 disuelto. 2.1.10. La maduración Se entiende por guarda o maduración las transformaciones que tiene lugar entre el final de la fermentación y la última filtración de la cerveza previa a su envasado. El proceso de maduración podrá durar entre una semana y tres meses dependiendo del estilo de cerveza que se elabore (el tiempo de maduración es diferente en cada tipo de cerveza). Durante este proceso decantarán las proteínas que se formaran por la aplicación de frío. Si la cerveza sigue turbia al final de la maduración significará que existe algún problema de contaminación o de exceso de polifenoles. En el momento que finalice la maduración de la cerveza, ésta debe ser envasada. Para realizar el trasiego hasta la embotelladora es importante realizar purgas de CO2 en tanque vacío y con agua las mangueras de trasiego. El trasiego se realizará empujando con CO2 procedente de una bombona de calidad alimentaria. Los objetivos de la guarda, en resumen, son: - Carbonatación. - Estabilización en frió. - Clarificación. 64 2.1.11. La filtración y la carbonatación de la cerveza Debido a la temperatura de almacenaje, de 0 a 5º C, la mayor parte de la levadura en suspensión y la turbidez, se asiente en el fondo del tanque, si la fermentación ha terminado y el tanque tiene una contrapresión. Aunque ésta es una técnica simple para, reducir turbidez es una técnica tradicionalmente utilizada por muchas cervecerías. Para acelerar y hacer una labor mas completa de la sedimentación, se pueden añadir agentes de fining al principio del almacenaje. La eliminación de levadura y otros elementos de turbidez después de la fermentación pueden acelerarse mediante el uso de una centrifuga. Para lograr una cerveza totalmente translúcida, brillante y estable, es necesario filtrarla. La cerveza recién filtrada posee un contenido bajo de dióxido de carbono, por lo que se le reincorpora el gas almacenado (proveniente de la fermentación) a través de un inyector especial que, a alta presión y baja temperatura, logra fijar el gas en el estado líquido. Con este equipo, se regula la cantidad de gas que se desea adicionar, la cual depende del gusto de los consumidores. 2.1.12. El llenado, la pasteurización y el envasado La cerveza filtrada y carbonatada se deja en estanques cerrados; entre el líquido y la tapa se encuentra un espacio con dióxido de carbono gaseoso, que crea una determinada presión sobre la bebida y así, ayuda a mantener la concentración del gas disuelto. Luego, se traslada al departamento de llenado para ser envasada en botellas, latas o barriles. Las cervezas que se envasan no son totalmente estériles: posee una pequeña cantidad de microrganismos que pueden producir el deterioro del producto envasado. Para evitarlo y alargar su vida útil, la cerveza envasada se pasteuriza. Estabilización microbiológica La estabilizacion microbiologica de la cerveza se puede realizar antes o despues del envasado, lo que condiciona las tecnologias a utilizar. Los principales efectos medioambientales de esta operación son el consumo energetico (energía termica en el caso de pasteurizacion y electrica en el caso de 65 microfiltracion), el consumo de agua y la generacion de aguas residuales en el caso de los tratamientos térmicos. -Microfiltración: La estabilización microbiologica de la cerveza por filtracion tiene las siguientes ventajas: -La cerveza se obtiene con mayor calidad, ya que no sufre ningun tratamiento termico. -Mneor consumo de agua en el caso de pasteurizacion. -El consumo energetico menor. Como desventaja presenta que necesita un personal cualificado para manejar dicho equipo. -Pasteurizacion flash: Algunas de las ventajas que presenta la pasteurización flash son: -Alta eficiencia energetica si se recupera el calor de la cerveza ya pasteurizada para precalentar la cerveza entrante. -No precisa personal altamente cualificado para su manejo. Estabilización microbiológica después del envasado Para esta operacion se utilizan de forma generalizada los tuneles de pasteurizacion. En los tuneles de pasteurizacion los envases se calientan gradualmente hasta la temperatura de pasteurizacion enfriandose posteriormente tambien de forma gradual hasta una temperatura aproximada de 30-35ºC. La mejor tecnica disponible en esta operación es el establecimiento de sistemas de optimización energetica mediante recirculación del agua de los baños del tunel desde los de enfriamiento a calentamiento y viceversa. 66 Figura 2-16 Túnel de pasteurización con recirculación de agua. Fuente: AINIA, Cerveceros de España El número de regeneraciones a realizar dependerá del balance economico entre el coste de instalacion y mantenimiento y los ahorros de agua y energia que se pueden conseguir. 2.2. Vision general del uso de la energía Los procesos de la cervecería son relativamente intensivos de energía eléctrica y térmica, y el objetivo para cada empresa cervecera debe ser su objetivo el desarrollo de un proceso sostenible con consumo de energía eficiente para lograr ahorros en los costos de combustible y energía. El coste típico de energía equivale a un 3% y 8% del presupuesto general de una cervecería, dependiendo del tamaño de la cervecería y otras variables. La energía térmica se utiliza para elevar el vapor en las calderas, la ebullición del mosto y el calentamiento del agua de la cervecería, y en la sala de embotellado, el proceso de refrigeración es típicamente el mayor consumidor individual de energía eléctrica. La planta de embotellado y la planta de tratamiento de aguas residuales, tiene una demanda de electricidad sustancial. Una cervecería bien administrada suele utilizar de 8 a 12 kWh de electricidad, 5 hL de agua y 150 MJ de energía de combustible por Hectolitro de cerveza producida. Para ilustrar, un MJ es igual a la energía contenida aproximadamente en un pie cúbico de 67 gas natural, o la energía consumida por una bombilla de 100 W durante casi tres horas, o un motor eléctrico de una potencia que funcione durante unos 20 min. El uso específico de energía de una cervecería está fuertemente influenciado por los sistemas de utilidad y el diseño del proceso; Sin embargo, las variaciones específicas de la instalación pueden surgir de las diferencias en la receta del producto y el tipo de embalaje, la temperatura entrante del agua a la cerveza de la cervecería y variaciones climáticas. Figura 2-17 Balance de masa aplicado a las cervecerias Unicer SA, representados en valores por m3 de cerveza producida. Fuente: Abass A. Olajire, The brewing industry and environmental challenges. El gas natural y el carbón representan alrededor del 60% del total Energía utilizada por la industria en bebidas de malta. Estos combustibles se utilizan principalmente como insumos en las calderas para producir vapor para diversos procesos y para la generación de electricidad in situ. Otros usos incluyen usos directos del proceso, tales como calentamiento de procesos, enfriamiento, refrigeración y accionamiento de la máquina, y procesos como la calefacción de la instalación. 68 Figura 2-18 Demanda eléctrica de una cervecería(%). Fuente: Systems supporting production engineering, Review of problems and solutions, 2015, No.1(10). Figura 2-19 Demanda de calor y frio (térmica)en una cervecería(%). Fuente: Systems supporting production engineering, Review of problems and solutions, 2015, No.1(10). La importancia relativa de los costes de la electricidad y la alta demanda de vapor en el sector cervecero, impulsó la inversión en la generación de electricidad en las instalaciones de produccion de cerveza. La electricidad cogenerada (la producción de calor y energía, también llamada combinación de calor y electricidad o CHP) en cervecerias alemanas en 1994 fue de 644 millones de kWh. La contabilidad para todos los usos de la electricidad (demanda neta), electricidad cogenerada representa el 22% de la electricidad total utilizada en el emplazamiento. Esta cuota de la 69 electricidad cogenerada es relativamente alta en comparación con los usos más grandes de la electricidad en las máquinas,accionamientos para el uso de bombas, aire comprimido, equipos de cervecería, y enfriamiento del proceso. En la siguiente tabla se identifica el uso de energía para procesos específicos de cervecería basado en encuestas realizadas por el Servicio de Apoyo a la Tecnología Energética (ETSU) en el Reino Unido para una cervecería Kegging. Como indica la tabla, la gran mayoría de la energía térmica es utilizada en las operaciones de elaboración y pasteurización, mientras que el consumo es más uniforme dividido entre la fermentación, el acondicionamiento de la cerveza, el espacio y los servicios públicos. Figura 2-20 Porcentajes de energía aportados en diversos procesos en la cervecería para el año 2012. Fuente: L. XHAGOLLI, J. MARKU Efficient use of energy and resource. 70 Las dos siguientes tablas muestran los rangos de valores usuales de los consumos y producciones de una instalacion de produccion de cerveza en Europa, extraido de publicaciones tecnicas referentes. Tabla 2-2 Puntos de referencia para las cervecerías europeas. Fuente: Systems supporting production engineering, Review of problems and solutions, 2015, No.1(10). Parámetros Por barril Por hectolitro Consumo de agua dulce 3,7-4,7 bbl 3,7-4,7 hL Consumo de energía térmica 28,2-39,3 kWh 23,6-33 kWh Consumo de energía electrica 8,9-13,7 kWh 7,5-11,5 kWh Tabla 2-3 Consumo de energia en la cerveceria segun se publica en el documento de referencia de mejores técnicas disponibles. Fuente: Systems supporting production engineering, Review of problems and solutions, 2015, No.1(10). Energía electrica Energía termica Consumidor de energía kWh/hL kWh/bbl kWh/hL kWh/bbl Producción de mosto en cervecería 0,84 1,0 10,2 12,2 Producción de mosto (%) 10,4 10,4 36 36 Consumo total en cervecería 8,1 9,7 28,3 33,7 71 Tabla 2-4 Distribución de temperaturas de los diferentes procesos de elaboración de la cerveza, en grados celsius. Proceso Rango de temperaturas (ºC) 1. Molienda (25-35) 2. Maceración (10-100) 3. Filtración del mosto (78-80) 4. Ebullición del mosto (90-112) 5. Separación de precipitados (90-85) 6. Enfriamiento (85-12) 7. Inoculación de la levadura (20-12) 8. Fermentación (20-0) 9. Maduración (5-0) 10. Filtración (5-0) 11. Envasado (60-20) 78 Tabla 3-2 Porcentaje de demanda cubierta en función del número de paneles en paralelo en el caso de una cervecería. Número de paneles en paralelo Área total de captación F(%) 5 42,60 0,67 10 85,20 1,34 15 127,80 2,00 20 170,40 2,65 30 255,60 3,94 40 340,80 5,21 60 511,20 7,75 79 Tabla 3-3 Porcentaje de demanda cubierta en función del número de paneles en paralelo en el caso de una microcervecería. Número de paneles en paralelo Área total de captación F(%) 5 42,60 3,95 10 85,20 7,77 15 127,80 11,49 20 170,40 15,09 30 255,60 21,96 40 340,80 28,41 60 511,20 40,39 80 4. CONCLUSIONES La energía constituye un sector clave hoy en dia, ya sea en cualquier sector como en cualquier rama de la industria. La cerveza ha tenido un papel muy importante dentro de la historia, la cual se ha visto utilizada de muchas maneras tanto en el ambito religioso como bélico y siempre ha tenido un cierto papel dentro de la sociedad. A lo largo de la historia ha ido extendiendose de cultura en cultura hasta que prácticamente todas han obtenido los conocimientos suficientes para cultivarla y producirla. El sector cervecero es un sector que genera una gran cantidad de ganancias cada año y produce grandes cantidades de cerveza. Aunque algunos paises sufrieron algunas bajadas en algun punto de su historia, ya fuese por leyes que la prohibieran o por la crisis de hace unos años, la tendencia de este sector es el de aumentar año a año. Lo mismo ocurre con el número de cervecerías y sobre todo en estos últimos años, con las microcervecerías o cervecerías artesanales, que cada vez tienen un mayor peso dentro del sector, aunque a dia de hoy, todavía siguen ocupando un porcentaje muy pequeño en comparación con las grandes cervecerías. El proceso industrial de elaboración de la cerveza es un proceso amplio y complejo. Se necesita de un control muy riguroso por parte del cervecero de cada uno de los procesos que conforman la elaboración de la cerveza. Los procesos que se llevan a cabo son intensos tanto en energía eléctrica como en térmica, por lo tanto será muy importante para cada empresa cervecera el desarrollo de procesos sostenibles que permitan un consumo de energía eficiente para lograr ahorros en los costes de combustible y de energía. Una cervecería bien administrada puede utilizar de 8 a 12 kWh de electricidad, 5 hL de agua y 150 MJ de energía de combustible por hectolitro de cerveza producida. Aunque dependiendo de cada fábrica de cerveza los consumos energéticos serán diferentes, se han realizado unos estándares que los sitúan en los siguientes rangos: 81 Tabla 4-1 Puntos de referencia para las cervecerías europeas. Fuente: Systems supporting production engineering, Review of problems and solutions, 2015, No.1(10). Parámetros Por barril Por hectolitro Consumo de energía térmica 28,2-39,3 kWh 23,6-33 kWh Consumo de energía electrica 8,9-13,7 kWh 7,5-11,5 kWh Como el proceso de elaboración de cerveza es un proceso consumidor de gran cantidad de energía y combustibles, resulta interesante la aplicación de una fuente de energía renovable que redujera el gran peso de los combustibles fósiles y optar asi por una fuente de energia más limpia, en este caso, la energía solar térmica. De cara a la aplicación de la energía solar térmica se tomó el proceso de envasado, ya que es el proceso mas importante en consumo térmico de energía (del 65% correspondiente a la fabricación, el 30% es del envasado). Se realizó un estudio utilizando energía solar térmica a baja temperatura y utilizando la tecnología del captador solar plano, junto con un pequeño dimensionado de una planta y la obtención del factor demanda mediante el método f-Chart. Después de realizar las correspondientes correcciones y en vista de los resultados, podemos ver que en el caso de una gran cervecería, el factor demanda apenas alcanza un 7.75%, para unos 60 paneles en paralelo, por lo que este método no es factible en este caso. En cambio en cervecerías más pequeñas, se obtuvo un valor del factor demanda de 40.39%, para los 60 paneles en paralelo, por lo que quizás en este caso si fuese más interesante. 82 REFERENCIAS [1] AINIA, cerveceros de España, http://www.prtr-es.es/data/images/La%20industria%20cervecera- 74F8271308C1B002.pdf [2] Abass A. Olajire, Article, Journal of Cleaner Production, The brewing industry and environmental challenges. [3] Christina Galitsky, Nathan Martin, Ernst Worrell, Bryan Lehman, Environmental Energy Technologies Division, Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for Breweries, September 2003. [4] David A. Chamorro González, Universidad Austral de Chile, Escuela de ingeniería Civil Industrial, http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2012/bpmfcic448e/doc/bpmfcic448e.pdf [5] Dr. Ludwig Scheller, Dr. Rudolf Michel, Udo Funk, Efficient Use of Energy in the Brewhouse, MBAA TQ, vol.45, no.3, pp.263-267, 2008. [6] FASOSTAT, Countries by Beer Production, http://www.jetpunk.com/data/world/countries-by-beer-production [7] Fred M Scheer, Krones Inc, Thermal Process Engineering for Brewers, Basics in Theory and Practice, 24 Octubre, 2014. [8] Githuka, Charles Muigai, University of Nairobi, A Study of Thermal Energy Use At a Brewing Plant with Emphasis on Wort Boiling Process, May 2012. 83 [9] Hernandez Alicia, Microbiología industrial, 2003 [10] J. KAŹMIERCZAK, Benefits of MCHP XRGI use in the Brewing Industry, Systems Supporting Production Engineering, Review of problems and solutions, no.1 (10), 2015. [11] Junta de Andalucía,Guía de apoyo para la notificación de las emisiones en la industria cervecera, epígrafes 8.b.ii, Diciembre, 2016. [12] L. Xhagolli, J. Marku, Scientific paper, Efficient use of energy and resource through conservation and recovery in breweries. [13] Ronnie Willaert, Vrije Universiteit Brussel, Section V. Beverages: The Beer Brewing Process: Wort Production and Beer Fermentation, chapter August 2006. [14] Rubén Sancho Saurina, Universitat Politécnica de catalunya, Escola universitària d'Enginyeria Técnica Industrial de Barcelona, https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/76575/02_Memoria.pdf [15] The Brewers of Europe, Beer Statistics, November, 2016 http://www.brewersofeurope.eu/uploads/mycmsfiles/documents/publications/2016/stats_2016_web.pdf [16] Xavier Garcia Barber, Universitat de Barcelona, Los orígenes y la implantación de la industria cervecera en España, siglo XVI-1913 84 Glosario Afrecho/constituyentes insolubles Es el salvado procedente de la molienda de los cereales cuya cáscara es demenuzada en el mencionado proceso. Almidón Macromolécula compuesta de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina. Amilasas Enzima hidrolasa que tiene la funcion de catalizar la reaccion de hidrolisis de los enlaces 1-4 del componente -amilasa al digerir el glucógeno y el almidon para formar azucares simples. Aminoácidos Molécula orgánica con un grupo amino y un grupo carboxilo. Anilopectina Es un polisacárido que se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular parecida a la de un arbol. Agua declorada Eliminación del cloro del agua. Bagazo Residuo de materia después de extraido de si jugo. Calandria Tipo de intercambiador de calor Cocción Poner algun tipo de alimento a hervir o a una alta temperatura con el fin de que éste adquiera ciertas propiedades. Clarificador Máquina que se utiliza para separar sólidos de un líquido por medio del fenómeno físico de la gravedad y los movimientos de agua haciendo que los sólidos floten o se hunden según su densidad. Carbohidratos Biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y 85 oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el brindar energia inmediata y estructural. Carbonatación Disolución de un gas (co2) en un líquido (cerveza). Cerveza oxidada Defecto de la cerveza que se puede producir debido a la exposición del mosto ya fermentado al oxigeno desarrollando distintos sabores. Cerveza de guarda Cervezas envejecidas. Se concerva la cerveza al igual que el vino con el fin de conseguir una cerveza de mayor calidad. Decocción Proceso en el cual se realiza algun tipo de bebida mediate un liquido filtrado mientras estaba en ebullición. Dextrinas Grupo de oligosacáridos de poco peso molecular producidas por la hidrólisis del almidón. Disolución química Mezcla homogenea a nivel molecular o ionico de dos o mas sustancias puras que no reaccionan entre si, cuyos componentes se encuentran en proporciones variables. Enzimas Moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles. Extracto Sustancia muy concentrada que se obtiene de una planta, semilla u otra cosa por diversos procedimientos. Endospermo Tejido nutricional formado en el saco embrionario de las plantas con semilla. Fitina Sal mixta de calcio y magnesio de ácido fítico. Fosfatos Son las sales o los ésteres del ácido fosfórico. Glucano Tipo de polisacáridos formados especificamente por unidades monomeras del monosacárido D-glucosa, unidos entre si por medio de enlaces glicosídicos. Glucosa Forma de azucar que se encuentra libre en las frutas y la miel. 86 Grado plato Cantidad en gramos de extracto seco primitivo del mosto original de la cerveza contenido en 100 gramos de dicho mosto a la temperatura de 20 grados centigrados. Hidrólisis enzimática Hidrólisis que se produce mediante un grupo de enzimas llamadas hidrolasas. Inositol Compuesto orgánico de la familia de los polioles o polialcoholes presente en las membranas plasmáticas y en otras estructuras de productos naturales. Latencia Tiempo que pasa desde que se produce algun tipo de estímulo hasta su respuesta. Levadura Organismos eucariotas clasificados como hongos ya sena ascomicetos o basidiomicetos microscópicos con forma unicelular. Ley seca Controvertida medida que han aplicado ciertos Etados durante la historia, consistente en la ilegalización de la fabricación, transporte, importación, exportación y la venta de alcohol. Mosto La harina molida de la malta. Maltosa Disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosídico producido entre el oxigeno del primer carbono anomérico de una glucosa y el oxigeno perteneciente al cuarto carbono de la otra. Maltotriosa Carbohidrato, en particular un oligosacarido, extraido principalmente de los azucares de la maltosa en su descomposicion por medio de la fermentacion por levadura. Microcervecería Cervecería que produce una cantidad muy limitada de cerveza. Microfiltración Proceso de separación física en el cual el tamaño de los poros de una membrana determina hasta que punto son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los microorganismos. Numancia Nombre de una desaparecida población celtíbera 87 situada sobre el cerro de la muela, en Garray. Oligoelementos Bioelementos presentes en pequeñas cantidades en los seres vivos y tanto su ausencia como su exceso puede ser perjudicial para el organismo, llegando a ser patológicos. Proteinas Biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. Pasterización/Pausterización Proceso térmico realizado en líquidos con el objetivo de reducir la presencia de agentes patógenos que puedan contener. Pausterización flash Proceso térmico aplicado a ciertos alimentos con el objeto de reducir las poblaciones de bacterias. Sustratos Molécula sobre la cual actúa una enzima. Sedimentación Proceso por el cual los materiales transportados por distintos agentes y procedentes de la erosión y la meteorización de las rocas son depositados, pasando a ser sedimentos. Sustancias albuminoides Cualquier sustancia protoplásmica nitrogenada originada en las aminas. Sidra de cebada Bebida alcohólica de baja graduación fabricada con el jugo fermentado de la manzana y cebada. Tuneles de Pausterización Máquina que se suele utilizar en las fábricas, para la pasterización en masa del producto a producir. Mediante una cinta el producto es transportado a lo largo de una especie de tunel donde se producen los diferentes calentamientos y enfriamientos del producto. Vahos de cocción Vapor que emana de la cocción. Whirlpool Proceso donde se remueve el mosto de forma circular para crear un remolino justo después de la cocción.