Laboratorio 1- Cerveza PDF

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CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIALLABORATORIO 1 TEMA: Fabricación de cerveza artesanalDOCENTE :Rubén Dario Huallanca SánchezCURSO :Tecnología industrialINTEGRANTES:Carrillo Pari, Diego Armando - 1614637Matos Manayay, Monica Jesus - UPari Montoya, Michael Jordan - 1600802Quispe Quispe, Dieg...

Description

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

LABORATORIO 1 TEMA: Fabricación de cerveza artesanal

DOCENTE

: Rubén Dario Huallanca Sánchez

CURSO

: Tecnología industrial

INTEGRANTES: Carrillo Pari, Diego Armando

- 1614637

Matos Manayay, Monica Jesus

- U20102175

Pari Montoya, Michael Jordan

- 1600802

Quispe Quispe, Diego

- U17214007

Febrero, 2021

ÍNDICE I.RESUMEN ................................................................................................................................... 3 II.ANÁLISIS DEL CASO ................................................................................................................ 4 III.OBJETIVOS .............................................................................................................................. 5 3.1.Objetivo general ...................................................................................................................... 5 3.2.Objetivos específicos .............................................................................................................. 5 IV.MARCO TEÓRICO FUNDAMENTO ......................................................................................... 6 4.1.Conceptos ............................................................................................................................... 6 4.2.Diferencia entre cerveza industrial y cerveza artesanal ......................................................... 6 4.3.Descripción de la materia prima .............................................................................................. 7 4.3.1.Cebada malteada o malta .................................................................................................... 7 4.3.2.Agua tratada ......................................................................................................................... 8 4.3.3.Lúpulo………………. ............................................................................................................ 8 4.3.4.Levadura............................................................................................................................... 9 4.3.5.Complementos ..................................................................................................................... 9 4.4.Los equipos y herramientas de laboratorio para la elaboración de la cerveza artesanal ....... 9 4.4.1.El panel de control ................................................................................................................ 9 4.4.2.Tanque de maceración....................................................................................................... 10 4.4.3.Tanque de cocción ............................................................................................................. 10 4.4.4.Sistema Chillers ................................................................................................................. 11 4.4.5.Tanques de fermentación................................................................................................... 11 4.4.6.Diagrama de equipos ......................................................................................................... 12 V.PROCESO DE PRODUCCIÓN ............................................................................................... 13 5.1.Primera etapa: Proceso de maceración ................................................................................ 13 5.2.Segunda etapa: Proceso de cocción .................................................................................... 14 5.3.Tercera etapa: Enfriamiento rápido....................................................................................... 15 5.4.Cuarta etapa: Proceso de fermentación ............................................................................... 15 5.5.Quinta etapa: Proceso de filtración ....................................................................................... 15 5.6.Proceso de envasado............................................................................................................ 15 5.7.Producto terminado ............................................................................................................... 16 5.8.Funciones que cumplen los ingredientes en la fabricación de cerveza artesanal ................ 17 5.9.Diagrama de proceso de fabricación de cerveza artesanal ................................................. 18 VI.SOLUCIONES TECNOLÓGICAS PROPUESTAS ................................................................. 19 VII.MEJORA DE LOS PROCESOS Y CONTROL ...................................................................... 20 VIII.CONCLUSIONES ................................................................................................................. 21 IX.

RECOMENDACIONES ................................................................................................... 22

X.

GLOSARIO DE TERMINOS ................................................................................................ 23

XI.

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 24

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I.

RESUMEN

La elaboración de la cerveza es un proceso en donde intervienen diferentes disciplinas científicas y diversas tecnologías. La cerveza artesanal es una bebida fermentada de un cereal, elaborada en pequeñas cantidades y por lo tanto, se le da máxima atención a cada pequeño detalle, asegurando un producto final de mayor calidad y frescura. Gran parte del proceso se realiza de forma manual. Esta pequeña investigación de laboratorio se centra en el estudio de la comprensión de los componentes de la cerveza artesanal, su producción, propiedades de las materias primas y detalles del flujo de proceso en cada etapa los cuales determinan la aceptabilidad de un producto y sus características organolépticas adecuadas, es una bebida de bajo contenido alcohólico resultante de fermentar mediante levadura seleccionada, el mosto elaborado con malta de cebada/arroz/maíz, lúpulo y agua. Las materias primas para la fabricación de la cerveza son el agua, el lúpulo, la levadura y los cereales, los cuales aportan el almidón y en consecuencia los azúcares que se transforman en alcohol y dióxido de carbono a lo largo del proceso fermentativo. En este proceso los pequeños productores se han acercado a las técnicas básicas de elaboración de la cerveza. De ahí la necesidad de proponer una amplia gama de equipos, mejora de procesos y control desde la mini cervecería artesanal hasta plantas industriales.

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II.

ANÁLISIS DEL CASO

Después de haber analizado el proceso de elaboración de la cerveza artesanal, la cual es una bebida fermentada y se produce a partir de cuatro materias primas principales como la malta de cebada, lúpulo, levadura y agua. Se denomina malteado a la técnica que mediante el remojado durante 2 días a 45% de humedad, provoca la germinación de la cebada a una temperatura de 15°C, luego un secado y tostado a 4% de humedad donde se inactivan las enzimas. Luego se realiza la molienda simplemente rompiendo los granos ya que posteriormente la cáscara servirá como filtrante. Después se realizó la maceración, sometiéndola a calentamiento que no disminuya de 62ºC y no supere los 74ºC, donde el almidón del grano se convierte en azúcares fermentables (alimento de la levadura ), es ideal para obtener el mosto, con la ayuda de la bomba enviamos al tanque de cocción, la cual debe estar a 100°C donde se agrega el lúpulo en dos etapas y se evita que las enzimas se sigan digiriendo; luego el mosto se traslada al tanque fermentador, este debe ser enfriado con un chiller refrigerador a 30° para agregar la levadura donde se obtendrá CO2 y alcohol etílico. Podemos evaluar la incorporación de la tecnología en algunos de sus procesos, para mejorar la productividad. Es muy probable que cada productor haga sus propias modificaciones a lo largo del proceso, para obtener una cerveza con unas características propias y diferenciadas. Debemos tener en cuenta que en cada proceso existen diferentes parámetros importantes como temperatura y tiempo. El macerado, proceso más importante, ya que el almidón se convierte en azúcares fermentables es vital tener un control de temperatura que no disminuya de 62ºC y no supere los74ºC, rango de actuación de las amilasas ya que a temperaturas inferiores, las enzimas que consumen el almidón son mucho menos activas y a temperaturas superiores a 74°C se mueren. También es importante controlar la temperatura en el proceso de fermentación, la cual debe ser enfriada con un chiller y estar a 30°C para agregar la levadura, encargada de convertir el mosto en cerveza. Es necesario tener en cuenta el tiempo, para tomar cuerpo y textura, lo ideal es que después de 21 días se debe envasar. 4

Asimismo, mediante el laboratorio obtendremos la capacidad de identificar la cantidad que requiere de agua por cada kg de malta, en nuestro caso es 5 litros de agua por cada kilogramo de cebada. También la tecnología que se puede rescatar en cada industria cervecera, ahora un control más eficiente como PLC tiene funciones que ya todas las empresas cerveceras en la actualidad manejan, de esta manera hace que el proceso sea más controlado, como las temperaturas, pesos, en su fabricación. III.

OBJETIVOS

3.1. Objetivo general  Elaboración de la cerveza artesanal mediante procesos en el laboratorio. 3.2. Objetivos específicos  Identificar las materias primas a utilizar y cuáles son sus funciones en cada uno de ellos.  Identificar y elaborar los procesos que corresponde a dicha industria.  Determinar las temperaturas y los tiempos en cada uno de estos procesos.  Diseñar el diagrama de operaciones para poder identificar los cuellos de botella, los puntos críticos para poder implementar algún tipo de tecnología que pueda mejorar el proceso y control de la productividad.

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IV.

MARCO TEÓRICO FUNDAMENTO

4.1. Conceptos La cerveza es toda bebida fermentada a base de malta (cebada germinada), lúpulo, agua y levaduras. En algunos países, Alemania, Noruega, Grecia, Suiza, etc. la ley limita la utilización de los sustratos para la fermentación a cebada malteada y lúpulo, además de la levadura y el agua. En otros, es normal el que se añadan cereales no malteados (cebada, arroz, maíz, trigo, etc.), refinado de fécula de patata y almíbares derivados de la caña de azúcar, remolacha azucarera o cereales (García, 2013). Según (INACAL, 2016) define que “Se entiende exclusivamente por cerveza a la bebida resultante de un proceso de fermentación controlado, mediante levadura cervecera, de un mosto de cebada malteada o de extracto de malta, sometido previamente a un proceso de cocción, adicionado de lúpulo. Una parte de la cebada malteada o de extracto de malta podrá ser reemplazada por adjuntos cerveceros”. Chamorro (2012) indica que la cerveza artesanal es considerada una bebida nutritiva y con cuerpo que se compone de materias primas nobles y sin filtrar, además de que no contiene ningún producto químico dentro de su formulación, se procesa de forma natural y bajo la supervisión de un maestro cervecero. La cerveza artesanal es una bebida fermentada de un cereal, elaborada en pequeñas cantidades y por lo tanto, se le da máxima atención a cada pequeño detalle, asegurando un producto final de la mayor calidad y frescura. Gran parte del proceso se realiza de forma manual. Como su nombre lo indica, la cerveza artesanal es aquella que está elaborada siguiendo una “receta” propia, por maestros cerveceros que le dan un sabor distinto y personal; por lógica su producción es limitada, ya que se pone especial atención en sabores y texturas distintas a las marcas industriales. 4.2. Diferencia entre cerveza industrial y cerveza artesanal Toda cerveza se elabora con cuatro elementos básicos: malta, agua, lúpulo y levadura. Según Chauca (2015), la diferencia principal entre la cerveza industrial y la artesanal se encuentra en la calidad de la materia prima, en las proporciones y en el proceso de producción. 6

La cerveza artesanal no contiene antioxidantes, estabilizantes, aditivos, colorantes, conservantes, ni químico alguno para potenciar el sabor o alterar la combinación de maltas, especias, frutas o lúpulo. No se añade CO2 pues la carbonatación se produce durante la fermentación de modo natural, ni tampoco se pasteuriza para mantener sus propiedades organolépticas (Chauca, 2015). La cerveza artesanal es más atractiva en el sabor y presentación; en el sabor porque se puede encontrar variedad de gustos para el cliente ya que cada maestro cervecero tiene la capacidad de desarrollar su propia receta, y en presentación porque resaltan sus diferentes diseños de botella y etiqueta. Las cervezas artesanales tienen mayor precio que las cervezas industriales ya que tienen una producción personalizada y limitada, pensando siempre en elaborar de la mejor manera el producto. 4.3. Descripción de la materia prima 4.3.1.

Cebada malteada o malta

Según (INACAL, 2016) define que “Es el producto resultante de someter el grano de cebada a un proceso controlado de remojo, germinación, secado y/o tostado. Las maltas de otros cereales deberán denominarse de acuerdo con su procedencia: malta de trigo, malta de maíz, es decir deberá denominarse ‘malta...’ seguido del nombre del cereal”. Según (Ruiz, 2006) menciona que “La malta es una materia prima necesaria para la fabricación de cerveza ya que confiere características de color, sabor y espuma; por ello su elaboración exige controles rigurosos de tiempo y temperatura, el malteado constituye toda una industria que en la mayoría de los casos es independiente de la industria cervecera. Está compuesta por almidones, el almidón es rico en azúcar, este azúcar permite generar la fermentación en un proceso posterior. El malteado consta de varias etapas como selección, remojo, germinación y secado, como se muestra en la siguiente Figura 1.

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Figura 1: Proceso de malteado de cebada

4.3.2.

Agua tratada

Componente mayoritario de la cerveza o la composición de la misma, sobre todo en contenido de sales, va a tener gran influencia en la calidad y el estilo de la cerveza, por ello se necesita un tratamiento mediante osmosis inversa. Las aguas

blandas

de Pilsen, en Checoslovaquia, resultaban ideales para la

elaboración de cervezas Lager, y de hecho a este tipo de cervezas se les conoce habitualmente como Pilsner o Pils, cuando se elaboraban en Europa. El agua rica en bicarbonato cálcico (dureza temporal) resultaba excelente para la producción de las cervezas más oscuras, por lo que las de Munich, Londres y Dublín alcanzaron fama y renombre. Las características que debemos tomar en cuenta en nuestra agua son las siguientes:  Microbiológicamente pura  Transparente e incolora  Libre de iones de metales pesados  Sin sabor y sin olor  Apropiada composición mineral (diferentes cervezas requieren diferentes minerales específicos)  Apropiada acidez y alcalinidad (un pH neutro de 7 o un poco menor) 4.3.3.

Lúpulo

Componente que le dará el amargor al producto terminado, este lúpulo se añade en la etapa de cocción y le da aroma y sabor a la cerveza terminada.

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4.3.4.

Levadura

Es un organismo vivo, que se encarga de digerir los azúcares extraídos en alcohol y CO2. Tiene propiedades nutritivas. 4.3.5.

Complementos

Elementos como el maíz, arroz, trigo, etc. los cuales sirven para estabilizar la cerveza. Estas cinco materias primas, se analizarán para ver en qué momento serán insertadas en el proceso de elaboración de la cerveza. 4.4. Los equipos y herramientas de laboratorio para la elaboración de la cerveza artesanal 4.4.1. El panel de control Los paneles de control digital desempeñan un papel importante en todas las industrias en las que se utilizan equipos y maquinarias de producción continua. Los paneles de control digital garantizan un funcionamiento eficaz y preciso de los calentadores junto con la seguridad y la estabilidad. El término «digital» se utiliza para identificar que se utilizan controles digitales o electrónicos para controlar la temperatura, el tiempo, el volumen y la presión. Al encender el panel de control en el laboratorio estamos controlando el tanque de maceración, cocción, fermentación 1 y fermentación 2.

Figura 2: Panel de control

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4.4.2. Tanque de maceración Es de acero inoxidable, resistente a altas temperaturas, el material no afecta a la calidad de la mezcla. Contiene un agitador, el cual ayuda que la mezcla este siempre y asegura una temperatura uniforme de esta.

Figura 3: Tanque de maceración

4.4.3. Tanque de cocción En materia de aleación de acero inoxidable para soportar altas temperaturas y presión incluye un manómetro para controlar la presión y temperatura. Aquí se llevará a cabo la cocción del mosto, haciéndolo hervir por tiempo prolongado, y permitiendo que se evapore el agua para que se desprendan los compuestos que pueden generar sabores no deseados en la cerveza.

Figura 4: Tanque de cocción

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4.4.4. Sistema Chillers Un sistema de enfriamiento, en este caso un Intercambiador de Calor es necesario, ya que se requiere bajar la temperatura del mosto en forma rápida.

Figura 5: Sistema chillers

4.4.5. Tanques de fermentación El tanque de fermentación es un recipiente vertical, cilíndrico, sin presión, con un fondo cónico de acero inoxidable. El diseño depende del espacio en el que los tanques de fermentación están situados. Si se encuentran en un espacio no acondicionado, se les puede equipar de doble camisa y aislamiento. Esto se traduce en un ahorro de energía en la producción de frío. Los tanques están aislados principalmente con espuma de poliuretano.

Figura 6: Tanques de fermentación

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4.4.6. Diagrama de equipos Representación gráfica de equipos para el proceso de elaboración de cerveza artesanal.

Figura 7: Diagrama de equipos para elaboración de cerveza

Figura 8: Proceso de elaboración de cerveza

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V.

PROCESO DE PRODUCCIÓN

5.1. Primera etapa: Proceso de maceración En el panel de control encender la perilla del tanque de maceración que contiene 30 litros de agua, la cual se encuentra con una temperatura inicial de 23°C, pero para esta etapa el agua debe estar a una temperatura de 35°C, una vez que está en la temperatura adecuada (35°C), añadimos los insumos respectivos 6 Kg de cebada y 250g de malta acaramelada, es decir por cada kilogramo de cebada se añade 5 litros de agua. A continuación, con la ayuda de un agitador se hace la mezcla homogénea de todo el componente. El propósito de la maceración es someter al calentamiento al tanque de maceración para romper la estructura química del almidón y se formen los azúcares fermentables al aumentar la temperatura hasta 65°C, la cual debe estar constante por el tiempo de 1 hora. El agitador siempre debe estar encendido para que la mezcla sea homogénea. En esta etapa es importante utilizar un reactivo como el lugol para determinar si hay presencia de almidón, la cual se torna a color azul si hay presencia de almidones y a color pardo cuando en la maceración ya tenemos azúcares. Esta es una primera etapa fundamental donde se obtiene el mosto para definir el sabor y el cuerpo de la cerveza. Existe una segunda etapa que requiere separar el mosto de la malta una vez que sus azúcares son extraídos, entonces se pasa a la segunda fase que es la cocción.

Figura 9: Tanque de maceración a 35°C

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Figura 10: Agregar cebada y malta acaramelada

5.2. Segunda etapa: Proceso de cocción Después de acciona...