Lager elaboración - Curso Química - Ing Industrial
Curso cerveza 01
1. Universidad Nacional del Callao
Centro de Estudios-CESAM
Seminario-Taller:
Elaboración
Industrial de
cerveza
Ing. Jorge López Herrera
La molina, junio del 2012
3. Malta
Cebada que ha pasado por un proceso de
germinación controlada, durante el cual se
forman las enzimas y se modifican
suficientemente las reservas alimenticias de
la semilla de manera que puedan ser
hidrolizadas adicionalmente durante la
maceración.
4. Malteado
•Elprincipal objetivo del malteo es incrementar la
actividad enzimática del grano, principalmente
amilolítica.
•La malta de mayor uso es la Pilsen: 70°-90°C,
poder enzimático intacto y no hay desarrollo de
melanoidinas.
•Enzimas mas importantes sintetizadas en el malteo:
amilasas, glucanasas, proteasas, y pentosanasas.
5. Proceso de malteado(tipo Pilsen)
Remojo-------->germinado------->secado
H=14% H=45% H=4,5%
32 horas 4 a 5 días 32 horas
temp=16°C temp.=80°C
6. Agua
Debe satisfacer las normas del agua potable.
Debe ser transparente, incolora, inodora y
libre de cualquier sabor
La alcalinidad debe estar a 50 ppm, o menos.
El agua base del macerador debe tener
aproximadamente 50 ppm de calcio.
El nivel de cloruros (NaCl) Variará según la
preferencia del sabor.
Resulta ventajoso la adición de una mezcla de
sales. El componente principal de dicha mezcla
de sales es el sulfato de calcio.
7. Lupulo (Humulus lupulus)
Familia del cannabis, sin
(tetrahidrocarnabidol)
Componente aromáticos residen
en la lupulina(glándulas).
Componentes de amargo son
resinas que contienen alfa y beta
ácidos.
Componentes que contienen
aromas que son aceites
esenciales volátiles y de
oxidación muy rápida.
8. Lúpulo
El lúpulo usado en cerveza esta constituido por
las flores femeninas de las plantas del lúpulo
(Húmulus lupulos) que imparten el amargor y el
aroma floral de las cervezas.
Aportes del lúpulo a la cerveza:
- proporciona el sabor amargo
- tiene propiedades antibacterianas
- estabiliza la formación de espuma
- contribuye a la coagulación en la cocción
- otorga aroma cuando es manejado
correctamente.
9. Levaduras
La levadura es el microorganismo que se nutre
de azúcares fermentables contenidos en el
mosto para obtener como subproductos el
alcohol etílico y el CO2, con ausencia de
oxígeno.
En la industria cervecera existen dos tipos de
levaduras:
- levaduras de fermentación baja (estilo Lager)
- levaduras de fermentación alta (estilo Ale)
10. Las levaduras se nutren, aparte de azúcares,
de otros elementos como el zinc y el cobre,
de fósforo, aminoácidos y aminonitrógenos.
En el interior de la célula la maltosa y la
maltotriosa son hidrolizadas
enzimáticamente a glucosa. La expresión mas
simple de la fermentación es la siguientes:
Glucosa2 Dióxido de carbono + 2 etanol + E
11. Adjuntos
Son materiales formados por
carbohidratos no maltosos, con
una composición y propiedades
apropiadas que complementan
en forma beneficiosa al principal
material empleado en la
fabricación de cerveza, es decir,
la malta a base de cebada.
12. Controles y mediciones en el
proceso
Temperatura
PH
Presión
Densidad
Granulometría
Peso
Percepción
organoleptica
13. Proceso de Elaboración
y Operaciones
Molienda (Molino de Rodillos)
Maceración Principal y Adjuntos
Filtración y enjuagues(Lixiviación)
Cocción y lupulizado
(coagulación y Sedimentación)
Enfriamiento(Intercambiador de Calor)
Fermentación y maduración
Filtración y carbonatación
(filtro de marcos y Placas y Absorción de CO2 )
Estabilización(pasteurización)
14. Proceso Industrial de Cerveza
VI
O2
IV H2O
V
VII
III
I II
XI
X
CO2
IX
VIII
I. Adjuntos VII. Fermentador
II. H2O Aspersion VIII. Filtro prensa
III. Macerador IX. Carbonatador
IV. Cocción X. Llenadora
Ing. Jorge López Herrera
V. Inter. Calor XI. Enchapadora
VI. Oxigenador
16. Maceración
Métodos
Infusión: se realiza el control de las
temperaturas calentando el empastado con
vapor o fuego directo.
Decocción: una fracción del empastado se
traslada a otra paila y se lleva a ebullición
para luego retornar a mezclarse con el
empastado. Pueden efectuarse una, dos o
tres mezclas
17. Maceración (continuación)
En la paila de maceración para la conversión del
almidón en azúcares, por medio de las enzimas
hidrolíticas a temperatura y pH controlado.
Las amilasas degradan el almidón en azúcares
Enzimas La malta molida es mezclada con agua
caliente
Proteasas (enzima proteolítica): desdoblan las
proteínas complejas en materias nitrogenadas
solubles (temperatura 45-55 °C)
beta amilasas: producen unidades de maltosa
mediante la conversión enzimática del almidón
(temperatura 58-69 °C)
Alfa amilasas: producen unidades de dextrinas
mediante la conversión enzimática de almidón
(temperatura 70-77 °C)
18. Proporciones en Materias Primas para
el Macerado
Malta = x (H2O = 4x)
Adjunto = 0,25 x (H2O = 1,25 x)
H2O lavado = 6x
Volumen total a preparar = 9x
Ejemplo: VTotal = 900L
Malta = 100 Kg ( H2O = 400L)
Adjunto= 25 Kg (H2O =125L)
H2O(lavado)=600L
Ing. Jorge López
19. INFUSIÓN SIMPLE
80
75
70 Temperatura real
Temperatura (ºC)
65
60
Temperatura promedio
55
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 85 90
65 70 75 80
Tiempo ( minutos )
22. Maceración de Adjuntos
Exponer el endospermo para ser
degradado.
Calentamiento y cocción para
gelatinizar por un período de 30
min.
Adición de enzimas a las 70-80°C.
Reposo de 30 min. Para la
licuefacción de almidones
23. LÚPULO
T (ºC) 30 MIN
T (ºC)
( COCCION)
100 ADJUNTO
60 MIN
100
( COCCION)
20 MIN
90 80
20
76
ADJUNTO
CUERPO
72
α-AMILASA
ALCOHOL
( 30MIN)
62
β-AMILASA
20 MIN
30 MIN
54
PROTEASAS ENFRIAMIENTO
BRUSCO
MALTA
35
GLUCANAS
COCIMIENTO CON ADJUNTOS LEVADURA
30 MIN
25
20 15 20 45 60 75 90 105 120 125 150 165 180 185 210 225 240 255
195
24. Maceración con Adjuntos por Separado
Malta
30 min 20 min 20 min 30 min
35°C 52°C 62°C 72°C 76°C
Cocción
Enzimas
Mezclar
30 min
25°C 100°C 75°C 72°C
Adjunto Ing. Jorge López
enzimas
25. Adicionales en Maceración Enzimas
ULTRAFLO L
β-glucanasas, xilasas, pentosanasas.
Dosificación: 0,2 g/Kg Malta
D=1,2 g/ml
Se necesita Ca+2 en 50 ppm.
TERMAMYL 120L
α-Amilasa
Dosificación: 0,2-0,5g/Kg Adjunto
D= 1,26 g/ml
*Se necesita Ca+2 en 100 ppm.
MATUREX
Descarboxilasas, α-acetolactato
Dosificación: 0.21g/Hl de cerveza final
D=1.28 g/ml
26. ENZIMAS
Enzimas involucradas durante la maceración
Enzimas Productos pH
Actividad de la Temperatur Inactiva- óptimo
biológica reacción a óptima cion
Proteasas Aminoácidos
Degradaci , 4,5 –
oligopéptido 45 – 55°C +100°C
ón de 5,5
proteínas s y poli
péptidos
Gluconasas Degradació β-
n de β- glucanos 4,6 –
glucano
de menor 35 – 45 °C 60°C
(reducen la 5,3
viscosidad peso
del mosto) molecular
Degradaci
α- ón de
Azúcares 5,3 –
fermentabl 72 – 75°C 80°C
Amilas amilasa almidón 5,8
es y no
as (conversió
fermentabl
β- n del
es 5,0 –
almidón) 60 – 65 °C 70°C
amilasa 5,5
27. Filtración del
macerado y lavado
del mismo
Terminado el
cocimiento-infusión
del mosto, el bagazo
es separado del mosto
mediante un
recipiente con falso
fondo y luego es
lavado para la
aspersión de azucares
existentes en este
bagazo que aumenta
la cantidad de
cerveza.
28. Ebullición del mosto
Se añade el lúpulo y se somete el mosto a ebullición.
Esta tiene 5 efectos:
- el mosto se esteriliza
- la mayor parte de las proteínas coagulan pudiendo
luego ser separadas
- se genera el sabor amargo de la cerveza
- el mosto se concentra
- se produce la destrucción de enzimas
Separación del Trub
El trub es una masa amorfa de compuesto proteicos
coagulados.
La eliminación se realiza mediante una aglutinación
en el centro del tanque por medio de un remolino
29. Clarificación del Mosto
La cocción del mosto coagula gran parte
de las proteínas y extrae los taninos y alfa
ácidos contenidos en el lúpulo.
El mosto, proveniente de la paila de
cocción, es introducido en la paila por
medio de una bomba para conferirle una
velocidad de hasta 5 metros por segundo
que se devuelve de manera tangencial,
una vez que han pasado los 20-40
minutos, y el remolino provocado ha
perdido su fuerza, es posible retirar, a
través de una toma adecuada, alejada del
depósito de turbios y restos de lúpulo, un
mosto limpio.
31. Objetivos de Refrigeración
Provocar enfriamiento rápido a
temperatura de fermentación.
Enfriamiento lento:
-Arriesga al mosto a infección.
-Promueve la formación de
precursores DMS.
-Proteínas coaguladas en frío se
adhiere a las levaduras.
-Producción de subproductos.
32. Fermentación
La fermentación
alcohólica es el
proceso por el cual las
levaduras de cerveza
consumen los
azúcares de mosto
para convertirlos en
alcohol etílico, CO2 y
otros subproductos,
en menores
cantidades
33. Consideraciones Importantes
Tipo de levadura
• De fermentación alta (ale)
• Temperatura de trabajo: 18-24ºC
• Atenuación rápida
• La fermentación se da en Suspensión
• Degrada 1/3 de la rafinosa
• De fermentación baja (lager)
• Temperatura de trabajo: 8-14ºC
• Atenuación lenta
• La fermentación se da en el fondo
• Degrada la totalidad de la rafinosa
34. Fermentación Aeróbica
Presencia de Oxigeno
C H O + O CO + H O + E
6 12 6 2 2 2
Aireacion del mosto
Vitalidad de levaduras
Arranque de levaduras
Condiciones de temperatura
Cantidad de levaduras
La reacción es Exotermica
35. Fermentación Anaeróbica
Ausencia de oxigeno
C6H12O6 C2H5OH + CO2
Formación de Subproductos
Acetaldehidos
Sulfuros
Diacetilos
Alcoholes Superiores
36. Problemas en Fermentación
Mala oxigenación
Temperaturas altas
Poca levadura
Contaminación de levadura
Autólisis de levadura
37. Maduración
Objetivo:
Pulido de cerveza joven
Cambios a temperaturas bajas
Decantación de levaduras
Eliminación de subproductos
Tiempo
38. Maduración
Acondicionamiento de elementos no
deseados:
- La proporción relativamente pequeña
de levadura produce mas CO2 y cataliza
la conversión del diacetilo.
- Por medio del CO2 excedente se
eliminan gases que contienen azufre en
algunos componentes.
Actualmente se usan tanques de cilindro
cónicos presurizados para realizar la
fermentación y maduración
39. Filtración
La cerveza puede o no ser filtrada en
cervezas o en barriles
La cerveza filtrada es transparente y
carece de todas las proteínas y
levaduras
Factores que influyen la filtrabilidad
- tipo de levadura
- temperatura de filtrado
- tipos de maltas usadas
- forma de realizar el empastado, etc
40. Filtros de marcos y placas
Tabique de filtración
Placas de celulosa
Tipo de tierras
blanca: cantidad 20-25g
por placa (20x20cm)
Rosada: cantidad 20-25g
por placa (20x20cm)
Presión de ingreso:
2-3 Kgf/cm2
Presión de
colmatación:
5-6 Kgf/cm2
41. (II) Sistema de Filtración y Carbonatación
Sensor de
Dosificador temperatur
a
Madurador
Sistema de
refrigeración
Filtro prensa
Refrigerant
e
Bomba Purga
CO2
keg
H 2O
Listo para
llenado Ing. Jorge López Herrera
(III)
42. Carbonatación
Solubilidad del CO2:
• Los gases son solubles en
líquidos a bajas
temperaturas
• Temperatura optima de
absorción 0 a 2ºC
• Podemos hacer ingresar
de 9 a 12 Kg-f/cm2 de CO2
por cada 15 L de cerveza
43. Envasado
La cerveza filtrada y
carbonatada se
puede almacenar en
tanques de 15,30 y
50 litros
La cerveza filtrada
se puede envasar en
botellas de
330ml,500ml,620ml,
1100ml
44. Pasteurizado
La cerveza se somete a un
tratamiento térmico con la
finalidad de inhibir cualquier
crecimiento microbiano
Se lleva a temperatura de
60ºC,para luego enfriarlo a
0ºC
Se puede realizar en los
tanques o en las botellas .
45. Pasteurización
Existen dos opciones de pasteurización
de cerveza:
Una de ellas corresponde a la
pasteurización de la cerveza en un
intercambiador de calor de placas
denominado pasteurizador flash a una
temperatura de 70°C por
aproximadamente 30 segundos.
La otra opción es la pasteurización del
producto envasado en un pasteurizador
túnel ubicado en la línea de envasado
después de la llenadora de cerveza (15
minutos a 60°C).
46. Estabilización
Formación del enturbiamiento en frio
la formación del complejo tanino-proteínas a
bajas temperaturas(velo coloidal)
Se puede usar:Papaína,acido tánico o Gel de
silice
Avinagramiento de la cerveza
La formación de acido acético por oxidación
del etanol
Se puede usar acido ascórbico o condiciones
herméticas anaeróbicas
Estabilización de espuma
Se puede usar alginato de propilen glicol (APG)
47. (III) Sistema de llenado (en botella o chopp)
Dispensador
Llenado…….Salud!!!!!
CO2
keg
2° …Salud!!!
1°
Llenado coronado
contrapresión
Ing. Jorge López Herrera
48. Costo de Producción por Litro de Cerveza
(Base de cálculo = 70 L finales)
Cantidad P/U Costo S/.
Malta Base Pilsen 8 Kg 100 $/50Kg 48.00
Adjunto (Maíz Gritz) 2,16 Kg 80 $/50Kg 10.24
Azúcar Rubia 3Kg 2 soles/Kg 6.00
Enzimas (3) 3 ml 100ml/100$ 10.00
H2 O 200 L 1000 L/10 soles 3.00
Gas( propano) ¼ tanque 33soles/tk 8.00
Gas(CO2) 1,5 Kg 30 soles/9 Kg 5.00
Energía eléctrica 25 Kw-h 0,41S/./Kw-h 10.00
Personal (1) 2 días 20/día 40.00
Otros ( Diatomeas,…) 10 10.00
Total 141.24
Cambio
1 $ = 3,0 Soles. Costo por Litro = 141,24/ 70 = 2.02 Soles.