Laboratorio-2 - Cerveza Artesanal -final PDF

Preview

Summary

“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional”LABORATORIO N°“Proceso de elaboración de cerveza artesanal”CURSO:TECNOLOGIA INDUSTRIALDOCENTE:José Víctor Ramos BonifazALUMNOS:Paul Guerreros Palpa – U Rosario Meza Fuertes – U 19208973 Carlos Contreras Ore - U 20237808 Javier Barreto Sánchez – U 193...

Description

“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional”

LABORATORIO N°2 “Proceso de elaboración de cerveza artesanal”

CURSO: TECNOLOGIA INDUSTRIAL

DOCENTE: José Víctor Ramos Bonifaz

ALUMNOS: Paul Guerreros Palpa – U18204842 Rosario Meza Fuertes – U19208973 Carlos Contreras Ore - U20237808 Javier Barreto Sánchez – U19303305 Joel Rojas Francia – U17210011

2022 1

INDICE I.

RESUMEN ................................................................................................................ 4

II.

ANÁLISIS DEL CASO .............................................................................................. 4

III.

OBJETIVOS ........................................................................................................... 6

3.2. Objetivos específicos ......................................................................................... 6 IV.

MARCO TEÓRICO FUNDAMENTO ...................................................................... 6

4.1. Conceptos ............................................................................................................ 6 4.2. Diferencia entre cerveza industrial y cerveza artesanal ................................... 7 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 Chiller ............................................................................................ 11 4.4.5. Tanques de fermentación .......................................................................... 11 4.4.6. Diagrama de equipos .................................................................................. 12 V.

PROCESO DE PRODUCCIÓN ............................................................................ 12 5.1. Primera etapa: Proceso de maceración ........................................................... 12 5.2. Segunda etapa: Proceso de cocción .............................................................. 13 5.3. Tercera etapa: Enfriamiento rápido .................................................................. 14 5.4. Cuarta etapa: Proceso de fermentación .......................................................... 14 5.5. Quinta etapa: Proceso de filtración ................................................................. 15 2

5.6. Proceso de envasado ........................................................................................ 15 5.7. Producto terminado ........................................................................................... 15 5.8.

FUNCIONES

QUE

CUMPLEN

LOS

INGREDIENTES

EN

LA

FABRICACIÓN DE CERVEZA ARTESANAL (Cocción y maceración) .................. 16 5.9. Diagrama de proceso de fabricación de cerveza artesanal ........................... 17 VI. SOLUCIONES TECNOLÓGICAS PROPUESTAS ................................................... 18 VII.

MEJORA DE LOS PROCESOS Y CONTROL..................................................... 18

VIII. CONCLUSIONES ................................................................................................... 19 IX.

RECOMENDACIONES ........................................................................................ 20

X.

GLOSARIO DE TERMINOS ................................................................................... 21

XI.

BIBLIOGRAFIA.................................................................................................... 22

3

I.

RESUMEN

La elaboración de la cerveza artesanal es un proceso donde participan diversas disciplinas y distintas tecnologías. Esta al ser una bebida fermentada de un cereal, preparada en pequeñas cantidades; por ello, se presta mucha atención a cada diminuto detalle, para así garantizar un producto final de alta calidad y frescura. La mayor parte del proceso se ejecuta de manera manual. El análisis de laboratorio se concentra en el estudio sobre el entendimiento de los elementos en la cerveza artesanal, su producción, propiedades de las materias primas y detalles del flujo de proceso en cada fase. Estos indican la aceptación de un producto y sus propiedades organolépticas idóneas, dado que es una bebida de bajo contenido alcohólico que resulta por la fermentación a través de levadura seleccionada, el mosto trabajado con malta de cebada/arroz/maíz, lúpulo y agua. Para la elaboración de la cerveza, las materias primas son el agua, el lúpulo, la levadura y los cereales. En conjunto proporcionan el almidón; por ende, los azucares que se modifican en alcohol y dióxido de carbono a lo largo del proceso fermentativo. En dicho proceso, los productores se han acercado a los métodos fundamentales en la elaboración de la cerveza. Después de ello, se da la necesidad de ofrecer una amplia gama de equipos, mejora en procesos y control desde la mini cervecería artesanal hasta las plantas industriales. II.

ANÁLISIS DEL CASO

Una vez de haber estudiado el proceso de fabricación de la cerveza artesanal, siendo una bebida fermentada y se origina a partir de cuatro materias primas primordiales, tales como la malta de cebada, lúpulo, levadura y agua. Se designa malteado al procedimiento que a través del remojado durante 2 días a 45% de humedad, genera la germinación de la cebada a una temperatura de 15°C, posteriormente un secado y tostado a 4% de humedad donde se desactivan las enzimas. Luego se efectúa la molienda donde se rompe los granos, debido a que después la cáscara será utilizada como filtrante.

4

Seguidamente, se ejecuta la maceración, sometiéndola a calentamiento que no baje de 62°C y no exceda a los 74°C.El almidón del grano se transforma en azucares fermentables (alimento de la levadura), es idóneo para la obtención del mosto, con el apoyo de la bomba se envía al tanque de cocción, esta debe estar a 100°C, para luego agregarle el lúpulo en dos etapas, y así prevenir que las enzimas se sigan digiriendo, después el mosto se desplaza al tanque fermentador. Este debe ser enfriado con un chiller refrigerador a 30°C para añadir la levadura donde se conseguirá CO2 y alcohol etílico. Podemos evaluar la introducción de la tecnología en algunos de sus procesos, para mejorar la productividad. Asimismo, es probable que cada productor realice sus propias modificaciones a lo largo del proceso, para conseguir una cerveza con cualidades propias y diferenciadas. Al tener en cuenta, que en cada proceso existe diversos paramentos esenciales como temperatura y tiempo. El proceso más fundamental, el macerado, puesto que el almidón se convierte en azucares fermentables es importante mantener un control de temperatura que no reduzca de 62°C y no exceda los 74°C, parámetro de actuación de las amilasas debido a que, a temperaturas inferiores, las enzimas que consumen el almidón son mucho menos activas y a superiores temperaturas a 74°C se mueren. Asimismo, es fundamental controlar la temperatura en el proceso de fermentación, esta debe ser enfriada con un chiller y estar a 30°C para agregar la levadura, encargada de convertir el mosto en cerveza. Es imprescindible tener en cuenta el tiempo, para tomar cuerpo y textura, lo conveniente es que luego de 21 días se debe envasar. De igual manera, a través del laboratorio se obtendrá la capacidad de distinguir la cantidad que requiere de agua por cada kg de malta, en nuestro caso es 5 litros de agua por cada kilogramo de cebada. Además, la tecnología que se puede rescatar en cada industria cervecera, ahora con un control más competente como PLC tiene funciones que ya todas las empresas cerveceras en la actualidad emplean, de esta forma genera que el proceso sea más controlado, como las temperaturas, pesos, en su fabricación.

5

III.

OBJETIVOS

3.1. Objetivo general  Fabricación de la cerveza artesanal a través de procesos en el laboratorio. 3.2. Objetivos específicos  Reconocer las materias primas a emplear y cuáles son sus funciones en cada uno de ellos.  Distinguir y realizar los procesos que corresponde a dicha industria.  Puntualizar, las temperaturas y los tiempos en cada uno de estos procesos.  Diseñar el diagrama de operaciones para poder establecer los cuellos de botella, los puntos críticos para poder introducir algún tipo de tecnología que pueda mejorar el proceso y control de la productividad.

IV.

MARCO TEÓRICO FUNDAMENTO

4.1. Conceptos La cerveza es una bebida alcohólica no destilada de sabor amargo (Chauca, 2015). Se elabora principalmente con agua, malta, lúpulo y levadura. 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”. La cerveza artesanal se elabora naturalmente, es decir no contiene antioxidantes, no estabilizantes, no aditivos, no colorantes, no conservantes, no químico alguno para potenciar el sabor o al alteara la combinación de maltas, especias, frutas o lúpulo. .

6

4.2. Diferencia entre cerveza industrial y cerveza artesanal 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. En la cerveza artesanal 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. 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.

7

Figura 1: Proceso de malteado de cebada

4.3.2. Agua tratada El agua es el componente principal y fundamental de la cerveza, por lo tanto , es de suma importancia que sea pura, potable, estéril, como libre de sabores y de olores extraños.(Suarez, 2013) 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.

8

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 son de vital importancia en las industrias que 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. 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

9

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

10

4.4.4. Sistema Chiller 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 chiller

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 11

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

V.

PROCESO DE PRODUCCIÓN

5.1. Primera etapa: Proceso de maceración En el módulo de control activar en ON el selector del tanque de maceración que cual contiene 30 litros de agua, esta agua se encuentra con una temperatura inicial de 23°C, el agua debe alcanzar una temperatura de 35°C para esta etapa inicial, llegada a la temperatura adecuada (35°C), podremos añadir los insumos respectivos de 6 Kg de cebada y 250g de malta acaramelada respectivamente, es decir, por cada kilogramo de cebada se añade 5 litros de agua.

12

Luego, con la ayuda de un agitador se realiza la mezcla homogénea de toda la solución agregada. El propósito de la maceración es someter al calentamiento al tanque de maceración para poder romper la estructura química del almidón y se formen los azúcares fermentables al aumentar la temperatura hasta 65°C, que debe mantenerse constante por el lapso de 1 hora y a la vez manteniendo el agitar encendido para conservar la homogeneidad. Durante esta etapa es importante utilizar un reactivo como es el Lugol para determinar la presencia de almidón, se agrega unas gotas de lugol a la cebada la cual si 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.

Figura 9: Tanque de maceración a 35°C

Figura 10: Agregar cebada y malta acaramelada

5.2. Segunda etapa: Proceso de cocción Se abre la válvula del tanque de maceración para transferir el líquido al tanque de cocción, después de accionar la perilla en el tablero de control se realiza la 13

transferencia del mosto al tanque de cocción con la ayuda de una bomba, el tanque ya tiene una determinada capacidad, por ello, debemos agregar 6 litros de agua como reposición para compensar la cantidad que se ha perdido en la primera fase. En el tablero de control digital existe una temperatura inicial de 72°C, pero el tanque trabaja a 100°C, lo cual debemos agregar 100g lúpulo en dos partes: la primera, al inicio del proceso la cantidad de 50g y los 50g restantes antes que la temperatura llegue a los 100°C, esto con la finalidad de darle el sabor amargo y aroma característico de la cerveza, esperar un par de minutos que se procese y pasar al proceso de fermentación, pasando la solución con ayuda de la bomba para que el mosto se traslade al fermentador. La cocción también nos permite evaporar el agua y facilita la eliminación de sustancias que puedan provocar un sabor indeseado.

Figura 11: Agregar lúpulo en dos partes 50g al inicio y 50 g al final

5.3. Tercera etapa: Enfriamiento rápido En esta etapa es donde interviene el sistema de enfriamiento CHILLERS un Intercambiador de Calor es necesario, por lo cual se requiere bajar la temperatura del líquido que se encuentra a 100ºC en forma rápida a una temperatura óptima menor o igual a 35°C para poder agregar la levadura (se activa a dicha temperatura) y así tenerlo listo para la fermentación como última etapa. 5.4. Cuarta etapa: Proceso de fermentación Como última fase del proceso de elaboración de cerveza artesanal, y con la temperatura adecuada de 30°C se procede a añadir aproximadamente 23g de 14

levadura, esta levadura cumple un rol determinante ya que es un organismo vivo que se alimenta esencialmente de azúcares, este proceso se realiza con la finalidad de obtener la cerveza y formar el CO2. Es un proceso lento, en el proceso de maduración durante los primeros 7 días trabaja a temperatura ambiente para que la levadura siga alimentándose de los azúcares y produciendo alcohol etílico y co2, se llama la etapa de maduración fase uno. Posterior a la fase uno, desde el 8vo día hasta el día 21 alcanza la etapa de madurez donde alcanza la textura, el cuerpo, y el sabor óptimo. Si la fermentación continua, mientras más atenuada sea una cerveza, menos azúcares contendrá y con la ayuda de chiller se mantiene la temperatura a menos de 5°C. 5.5. Quinta etapa: Proceso de filtración En este punto del proceso la cerveza aún es ...