INDUSTRIA DE CERVEZA

NDICEINTRODUCCIN4OBJETIVOS5Objetivo General5Objetivos Especficos5MARCO TERICO6El proceso de elaboracion de la cerveza6La molienda de la malta.7La maceracion.8La degradacion del almidon.9La degradacion de las proteinas.9La degradacion de -glucanos.9La filtracion.11La ebullicion del mosto.11Asegurar la total disolucion e isomerizacion de los compuestos presentes en el lupulo que se adiciona.12Coagular las proteinas presentes en el mosto. Durante la maceracion, parte de las proteinas se solubilizan en el mosto.12Concentrar el mosto.13Disminuir la carga microbiana del mosto.13La separacion de precipitados (Whirlpool).14El enfriamiento del mosto.14La aireacion del mosto y la inoculacion de la levadura.14La fermentacion.15La filtracion y la carbontacion de la cerveza.17Materia prima18Cebada.18Cebada malteada.19Malta Base20Lpulo.21Agua.23Levadura.24Reacciones qumicas26La fermentacin alcohlica en la elaboracin de cerveza.26Diagrama de flujo29Balance de masa30Datos tiles para balances de materia.30Datos en el equipo de fermentacin.30Balance en los procesos.31Balance de energa35Balance en los procesos.35CONCLUSIONES38REFERENCIA BIBLIOGRAFA38

INTRODUCCIN

La cerveza es una bebida fermentada y espumosa, en cuya fabricacin se utilizan materias primas ricas en carbohidratos como malta, cebada, trigo, arroz, maz desengrasado, almidn de trigo o de maz, azcar, lpulo y agua, a las que se aaden levaduras.Aunque se puedan usar como materia prima diferentes granos que ya han sido mencionados, usar cebada como materia prima es lo ms comn. Una vez embebida de agua, la cebada se deja germinar a fin de que el almidn se convierta en azcar soluble. Una vez conseguido este proceso, se seca y se tuesta ms o menos, segn se quiera obtener una cerveza plida, dorada o negra. Para conseguir ese paladar amargo que caracteriza a la cerveza, se le aade lpulo o, ms exactamente, su flor, un cono de ptalos dorados que contiene resinas y aceites aromticos. As mismo para conseguir la mezcla de ambos sabores, se aade el lpulo durante el proceso de ebullicin de la cerveza, en las tinas de cobre, al tiempo que tambin se adiciona el azcar.Si la cerveza tiene mucho gas carbnico, ya sea natural o aadido, se denomina "Lager". La "Stout" es oscura y densa, algo dulzona, caracterstica de Irlanda e Inglaterra. La "Bock" es densa y guarda algo de aroma de las levaduras. La cerveza clara es una clase inglesa, suave, endulzada y con intenso sabor a lpulo.

OBJETIVOSObjetivo General Estudiar y conocer el proceso de fabricacin, la materia prima y reacciones qumicas que intervienen en la elaboracin de la cerveza en la industria.Objetivos Especficos Describir el proceso de elaboracin de la cerveza Estudiar la materia prima que interviene en la elaboracin de la cerveza. Estudiar las reacciones qumicas que se dan en el proceso de elaboracin de cerveza. Estudiar el balance de materia y energa de la elaboracin de cerveza.

MARCO TERICO

El proceso de elaboracion de la cerveza

Fig. 1. Las etapas del proceso gneral de elaboracion de la cerveza

Etapa Equipo

1. Molienda de la maltaMolino

2. MaceracionOllas de maceracion

3. Filtracion del mostoFiltro (lauter)

4. Ebullicion del mostoOlla de ebullicion

5. Separacion de los precipitadosWhirpool

6. Enfriamiento del mostoEnfriador de placas

7. Inoculacion de la levadura (y aireacion del mosto)Tuberias

8. FermentacionTanques de fermentacion

9. MaduracionTanques de maduracion

10. FiltracionFiltro de cerveza

11. EnvasadoLinea de envasado

La molienda de la malta.La malta debe ser molida para facilitar el contacto entre las enzimas y los sustratos presentes en ella, la operacin se lleva a cabo en un molino similar al que se muestra en el Figura 2.

Fig. 2 Un molino de malaFUENTE: (Hernandez, 2003, pg. 118)La eleccion y control del tamao de las particulas de la harina influyen mucho en la eficiencia de los pasos posteriores de la extraccion de sustancias y separacion de la cascara. Entre menor sea el tamao promedio de la hirina va a existir un mayor contacto entre las anzimas y los sustratos, y la extraccion sera mejor; sin embargo, una molienda muy fina reducira demasiado la cascara del grano de la cebada, que es uno de los principales constituyentes del residuo, y la operacin de separacion se hace mas dificil. Debe seleccionarse un tamao intermedio que asegure una apropiada extraccion y una buena separacion. (Hernandez, 2003)Hoy, en la practica, existen dos sistemas de molienda: molido en seco, con acondicionamiento de la cascara, y molido en humedo. En el molido en seco, la malta es ligeramente humedecida con agua liquida en forma de vapor, inmediatamente antes de ser molida; en el molido en humedo, la malta es puesta en remojo antes de la molienda.Ambos metodos poseen ventajas y desventajas, por lo que la seleccin esta en funcion de las caracteristicas de la cerveceria.La maceracion.En esta etapa se pone en contacto la malta molida con el agua, lo que permite que las enzimas (formadas durante la geminacion) degraden los constituyentes de la malta (carbohidratos y proteinas) a formas solubles y, entonces, se origina el liquido que se va a fermentar, denominado mosto.La mezcla de agua y malta se somete a un calentamiento gradual en el macerador, nombre que se le asigna al tanque donde se lleva a cabo el proceso de maceracion. La temperatura empleada varia de una cerveceria a otra, pues depende de aspectos como la naturaleza del cereal utilizado, las caracterisiticas del producto denseado, y el tipo y la capacidad del equipo.Cuando se utilizan adjuntos solidos, como puntilla de arroz, se tratan primero en un tanque aparte llamado macerador de adjuntos por medio de los siguientes procedimientos. (Hernandez, 2003)a) Al adjunto solido se le aade una pequea porcion de malta, que proporciona las enzimas para que se lleve a cabo la maceracionb) La mezcla se calienta hasta ebullicion para gelatinizar el almidonc) La mezcla se descarga gradualmente en el macerador principal (con lo que ademas se logra incrementar la temperatura del contenido del macerador).Esta forma de lograr la maceracion (con adjuntos) se llama proceso de infusion con doble macerador, y es la que se utiliza en la mayoria de los paises de America. La maceracion implica una combinacion de reacciones enzimaticas, principalmente, cuatro:La degradacion del almidon.El almidon es hidrolizado por la accion de dos enzimas (la -amilasa y la -amilasa). La -amilasa lo degrada a dextrinas, sustancias que contribuyan al cuerpo y la estabilidad de la espuma del producto final. La -amilasa desdobla el almidon en azucares fermentables (maltosa), que la levadura transforma en alcohol.La degradacion de las proteinas.Las proteasas hdrolizan las proteinas a peptidos y aminoacidos libres, que son nutrientes valiosos para la levadura durante la fermentacion; asimismo, contribuyen al sabor, y a la formacion y la estabilidad de la espuma de la futura cerveza. Esta reccion tambien es importante pues disminuye la posibilidad de que las proteinas precipiten y enturbien el producto final.La degradacion de -glucanos.Las -glucanasas hidrolizan los glucanos presentes, con lo que se logra disminuir la viscosidad del mosto y, asi, se facilitan las operaciones del bombeo y filtracion.Las reacciones citadas ocurren en diferentes condiciones de pH, tiempo y temperatura; por lo tanto, la variacion de esos parametros las afecta (favorece o no la produccion de los compuestos resultantes) de manera distinta.Los congenericos que se formen y la proporcion de cada uno son aspectos de gran relevancia en la definicion de las caracteristicas de la cerveza.Uno de los parametros que se mide en la etapa de la maceracion es el extracto, que equivale a una medida de la densidad del liquido; se encuentra directamente relacionado con las sustancias solubles, principalmente los azucares.Para realizar el proceso, los operarios utilizan la curva de maceracion, que disean con mucho cuidado los cerveceros; basicamente, es un detalle de las temperaturas y los tiempos a los que deben ser sometidos la malta y el adjunto durante el proceso de maceracion. Esta curva es especifica de cada cerveza, por lo que el fabricante la mantiene como un secreto.La figura 3 muetra el comportamiento tipico de las temperaturas y tiempos de maceracion.

Fig. 3 Ejemplo de una curva de maceracionFUENTE: (Hernandez, 2003, pg. 121)La filtracion.Una vez conocido la maceracion, el producto se transfiere a un tanque clarificador, llamado Lauter donde se separa el liquido del afrecho (los constituyentes insolubles).El Lauter es un recipiente cilindrico con una perforacion en el fondo (plano o ligeramente conico), en la que el afrecho se deposita y forma una capa filtrante natural para separar el mosto, este liquido se obtiene relativamente claro. En el figura 4, se incluye un filtro de mosto.

Fig. 4 Un LauterFUENTE: (Hernandez, 2003, pg. 121)Posteriormente, se realizan varios lavados para extraer una gran cantidad de las sustancias que permanecieron en la capa de afrecho.La ebullicion del mosto.Despues de que el mosto ha sido filtrado, es transferido, por una tuberia, a la olla de ebullicion ( se muestra en el figura 5), donde se mantiene la temperatura de ebullicion por un periodo de tiempo.

fig. 5 Una olla de ebullicionFUENTE: (Hernandez, 2003, pg. 121)Las funciones que cumple esta operacin son:Asegurar la total disolucion e isomerizacion de los compuestos presentes en el lupulo que se adiciona. La isomerizacion consiste en la conversion de los -acidos a iso--acidos, compuestos mas amargos y solubles. Para lograr ambos procesos, es necesario calentar a ebullicion por mas de una hora y, asi, eliminar el exceso de aceites esenciales.Coagular las proteinas presentes en el mosto. Durante la maceracion, parte de las proteinas se solubilizan en el mosto. Una excesiva cantidad de proteinas coagulables puede interferir en el proceso posterior del filtrado y causar un deterioro en la estabilidad coloidal. Estas proteinas precipitan con el calor, por desnaturalizacion.Concentrar el mosto.Al realizar los lavados en el Lauter, el mosto se diluye; cuando se evapora el agua, durante la ebullicion, se consigue alcanzar las concentraciones necesarias de solutos en el mosto.Formar algunas de las sustancias responsables del aroma y el color de la cerveza. Se producen por la reaccion de los azucares reductores con los aminoacidos presentes en el mosto. Esta reaccion necesita cierta energia calorica para ocurrir.Inactivar las enzimas presentes en el mosto. Despues de la formacion del mosto, es indeseable cualquier actividad de enzimatica, ya que puede modificar las caracteristicas obtenidas. El calor inactiva las enzimas presentes.Disminuir la carga microbiana del mosto. Despues de la ebullicion, el mosto (aunque no este esteril) ya no contiene microorganismos que puedan causar deterioro durante el proceso.En la actualidad, suelen emplearse algunos aditivos durante la ebullicion, como gomas (alginatos y carragenina) o silica gel para facilitar la posterior clarificacion del mosto, y colorante natural para incrementar el color del producto final.Las tres etapas anteriores (molienda, maceracion y filtracion) se llevan a cabo en lo que se llama el cuarto de cocimiento. Generalmente, se programan las actividades de manera que los cocimientos del dia se lleven a cabo en forma secuencial y se aprovehe al maximo el tiempo entre una y otra etapa. En la actualidad, las operaciones pueden ser controladas totalmente por computadora.La separacion de precipitados (Whirlpool).Cuando finaliza la ebullicion, se obtiene el mosto lupulado (parte liquida) y, como sub-producto, la parte solida que contiene el denominado lupulo agotado y los precipitados, principalmente proteinas coaguladas. Estos solidos se separan por centrifugacion o meidnate tanques de calrificadores de distintos diseos; uno de los mas usados es un tanque especial llamado Whirlpool, en el que el liquido entra tangencialmente y se produce un efecto de centrifuga (los solidos se depositan en el fondo del tanque). (Hernandez, 2003)El enfriamiento del mosto.El mosto lupulado debe enfriarse, porque el proceso de fermentacion se inicia a una temperatura baja. Generalmente, se emplea un enfriador de placas para este fin.La aireacion del mosto y la inoculacion de la levadura.Al inicio de la fermentacion, se requiere oxigeno para promover la multiplicacion de las levaduras y, como resultado, acelerar el proceso. Por ello, se inyecta aire en la tuberia que conduce el mosto lupulado hacia los tanques de fermentacion. La inoculacion con el cultivo de levaduras se lleva a cabo por esa misma tuberia. La levadura puede ser nueva (pura) o recirculada.Cuando se utiliza levadura nueva, se debe iniciar un proceso de propagacion en el laboratorio, con pequeos volumenes del mosto esteril; de ah, se pasa a unos fermentadores de pequea escala, llamados propagadores, y, por ultimo, se procede a inocular el tanque.La levadura recirculada es la que se recupera de las fermentaciones anteriores. Una misma levadura se puede emplear entre ocho y diez veces, de acuerdo con los siguientes aspectos: su capacidad de crecimiento, la existencia de microorganismos contaminantes, la proporcion de celulas muertas y la presencia de mutaciones.Si se emplea levadura recirculada, primero se debe lavar con agua fria y con algunas soluciones que inhiben el crecimiento de levaduras silvestres (todas las distintas, en cualquier forma, al inoculo y que no fueron adicionados deliberadamente); luego, se somete a un proceso de separacion de precipitados provenientes del mosto, mediante el empleo de tamices vibratorios. A la pasta de levadura que se obtiene; se le determina la concentracion de celulas; luego, se dosifica la cantidad especifica para alcanzar una concentracion en el rango de (1,5 a 2,0) x107 UFC/mL de mosto (Hernandez, 2003).La fermentacion.La fermentacion es la operacin por medio de la que se obtiene la cerveza, ocurre como parte del metabolismo de la levadura; el microorganismo utiliza los constituyentes del mosto para reproducirse y, a la vez, forma etanol, dioxido de carbono y los otros congenericos. El proceso es afectado basicamente por: La composicion del mosto (los contenidos de nitrogeno proteico, oxigeno, minerales y azucares fermentables). La concentracion de la levadura La temperatura de fermentacion La agitacion La presion (producida por el dioxido de carbono que se forma)El tanque donde se lleva a cabo el proceso de fermentacion se llama fermentador. Inicialmente los fermentadores eran tinas rectangulares, abiertos o cerrados, colocadas denro de cuartos con ventilacion o con acondicionamiento de aire para evitar la acumulacion de dioxido de carbono y las condensaciones de vapor de agua en el techo. Para mantener las temperaturas adecuadas, ademas del aire acondicionado, se emplean serpentines o camisas. En la actualidad, cuando la levadura que se emplea es de floculacion baja, los tanques son verticales, cilindricos, cerrados, con el fondo en forma de cono invertido y de acero inoxidable (Hernandez, 2003).

Fig.6 Tanque de fermentacionFUENTE: (Hernandez, 2003, pg. 123)Durante el proceso de fermentacion sobre todo al comienzo, la levadura se reproduce la cantidad de biomasa se duplica o triplica. La reproduccion va a depender de los nutrientes presentes, principalmente el oxigeno y el nitrogeno. Cuando el oxigeno se acaba, se detiene la reproduccion y empieza a ocurrir el proceso anaerobio, por medio del cual se originan el alcohol y el dioxido de carbono. El gas dioxido de carbono se dirige a la parte superior del tanque, donde se recoge a traves de tuberias y es almacenado en un sistema especial para luego utilizarlo en la etapa de la carbonatacion de la cerveza.Los factores mas relevantes que afectan la formacion de congenericos, y por lo tanto el sabor de la cerveza, son los mismos que se discutieron en la introduccion de este capitulo. En gran medida, las diferencias en el sabor entre las cervezas Ale y Lager se deben a la temperatura durante la fermentacion y se obtiene mayor contenido de esteres.Uno de los congenericosindeseables que se forma durante la fermentacion es el diacetilo, pues le confiere a la cerveza un sabor similar al de la mantequilla y una de las razones de la maduracion es la eliminacion de este compuesto.De los parrafos anteriores se desprende que la temperatura, el tiempo y el extracto son los aspectos mas importantes que se deben controlar durante la fermentacion, entonces para asegurar el desarrollo exitoso del proceso se realizan controles diarios de esos parametros asi como de la evolucion de los sabores y los aromas, y con los valores de tiempo, extracto, pH, se construyen las graficas de fermentacion. (Hernandez, 2003)La filtracion y la carbontacion de la cerveza.La sedimentacion que se provoca cuando se disminuye la temperatura, al final de la maduracion, no clarifica totalmente la cerveza. Para lograr una cerveza totalmente translucida, brillante y estable es necesario filtrarla.Existen diversos tipos de filtro y materiales filtrantes. Los de prensa, que emplean papel y tierra diatomita como mediomfiltrante. (Hernandez, 2003)

Materia prima Cebada.

Fig. 7 planta de cebada. Planta anual de la familia de las Gramneas, parecida al trigo, con caas de algo ms de 0.60 m, espigas prolongadas, flexibles, un poco arqueadas, y semilla ventruda, puntiaguda por ambas extremidades y adherida al cascabillo, que termina en arista larga. Segn Grace M.R. como ya se cit en Carvajal (2010) ciento cincuenta son aproximadamente las variedades de cebada que se cultivan actualmente. La cebada puede crecer en una gran variedad de fases climticas superando al resto de cereales. Sola tratarse de un alimento importante para el ser humano pero su popularidad ha decrecido en los ltimos 250 aos en favor del trigo y ha pasado a utilizarse bsicamente como comida para animales o produccin de cerveza y whisky.

Tabla 1: Composicin nutricional de la cebadaComponentesUnidadCantidad

Materia seca%89,0

Energa metabolizable (aves)Mcal/kg2,55

Energa digestible (cerdos)Mcal/kg3,10

Protena%1,60

Metionina%0,17

Metionina + cistina%0,36

Lisina%0,40

Calcio%0,03

Fsforo disponible%0,10

cido linoleico%0,65

Grasa%1,80

Fibra%5,10

Ceniza%2,40

Almidn%5,00

Fuente: http://www.nlm.nih.gov/medlinepl (Febrero, 2009)Cebada malteada. La cebada de dos hileras de primavera se procesa bajo una germinacin y secado, activndose de esta forma enzimas que convertirn los almidones en azucares solubles. En el transcurso de los aos, se ha ido imponiendo, prcticamente en todo el mundo, el aroma de las cervezas elaboradas a partir de cebada malteada. Adems, la cebada utilizada para la elaboracin de malta destinada a la produccin de cerveza es ms rica en almidn, que es la sustancia que da origen al extracto fermentescible. Tambin contiene protenas, generalmente en cantidades ms que suficientes para proporcionar los aminocidos necesarios para el crecimiento de la levadura, y las sustancias nitrogenadas que desarrollan un papel importante en la formacin de espuma. El cultivo de este tipo de cebada debe considerar variantes genticas, efectos del clima y el suelo. Segn J. S.Hough Biotecnologa de la cerveza y de la malta (2002) como se cit en Carvajal (2010) En el hemisferio norte, la cebada crece bien desde Escandinavia hasta los pases norteafricanos que bordean el Mediterrneo. Tambin crece bien en las altiplanicies tropicales, como en Kenia. Los principales pases productores de cebada son la USSR, Canad, los Estado Unidos, Francia y el Reino Unido de la Gran Bretaa.Tabla 2 Composicin Nutricional de la MaltaGrupoAzucares

Porcin comestible1,00

Agua (ml)8,00

Energa (Kcal)300,00

Carbohidratos (g)84,80

Protenas (g)5,20

Lpidos (g)0,10

Colesterol (mg)0,00

Sodio (mg)

0,00

Potasio (mg)20,00

Calcio (mg)0,00

Fsforo (mg)0,00

Hierro (mg)0,00

Riboflavina (B2) (mg)0,18

cido ascrbico (C) (mg)0,00

cido Linoleico (g)0,00

cido Linolnico (g)0,00

Fuente: http://nutriguia.com/?id=malta;t=STORY;topic=alimentos.Malta Base El grano de cebada contiene entre otras cosas almidn en forma insoluble el cual necesita transformarlo en almidn soluble y luego en azucares fermentables, las cuales sern muy importantes para la cerveza, ya que luego se convertirn en el alimento de las levaduras, las que transformaran esos azucares en alcohol y gas por medio de la fermentacin. Existen 3 tipos de maltas bases, Pilsen, Munich y Vienna que son las ms comunes y utilizadas. Grano germinado secado a baja temperatura =Malta Pilsen Grano germinado secado a mediana temperatura = Malta munich Grano germinado secado a alta temperatura = Vienna La malta Pilsen es la que ms se utiliza en todo el mundo para elaboracin de cerveza, debido a que su color es muy claro y su sabor suave, dndonos como resultado cervezas rubias o doradas con sabores muy suaves. Las maltas Mnich y Vienna, nos dan como resultado cervezas de tonos un poco ms oscuros que pueden llegar al rojo claro y sabores ms intensos a malta. Segn (Hernndez y Sastre, 1999; Lpez et al., 2002; Vincent et al., 2006) como se cit en Anabel Sanchez (2011) la malta contiene las enzimas necesarias para hidrolizar los hidratos de carbono complejos, proceso necesario para la obtencin del mosto Lpulo.

Fig. 8 Flores de lpulo El lpulo es una planta trepadora silvestre que, a travs de un cuidadoso cultivo a lo largo de los siglos, ha desarrollado unascaractersticas que dan a la cerveza su aroma y amargor tan caracterstico. Adems, por sus propiedades antispticas sirve para protegerla y conservarla, impidiendo el desarrollo de microorganismos nocivos. El lpulo se encuentra en la lupulina (grnulos de color amarillo que se encuentran en la flor) siendo estos unos cidos amargos cristalizables que confieren el poder de amargor. Estos cidos amargos se oxidan y polimerizan fcilmente perdiendo su poder de amargor, estos fenmenos son acelerados por el oxgeno, temperatura, y humedad. Siendo importante que para su conservacin deban ser colocados en lugares adecuados a 0 C donde el grado hidromtrico no pase de 70 a 75%. El amargado del mosto tiene lugar por el ingreso de determinadas sustancias amargas del lpulo, siendo: cidos alfa o humulona, cidos beta o lupulona, resinas blandas alfa, resinas blandas beta, resinas duras. Siendo sus amargos relativos. Asimismo tambin imparte sabor el tanino de lpulo el cual da el sabor final a la cerveza, merced a su capacidad de reaccin con ciertas protenas del mosto; el aroma caracterstico est dado en cambio por los aceites del lpulo los cuales son una mezcla de varios aceites con un punto de ebullicin de 127 a 300 C.

Tabla 3 Composicin del lpuloCaractersticas %

Agua10,0

Resinas totales15,0

Aceites esenciales0,5

Taninos4,0

Monosacridos2,0

Pectina2,0

Aminocidos0,1

Protenas15,0

Lpidos y ceras3,0

Cenizas8,0

Celulosa, lignina, etc.40,0

Fuente: Biotecnologa de la cerveza y la malta/J.S Hough.Zaraoza.Acribia.1990.Pag 93Agua.

Fig. 9 Agua para la produccin de cerveza En la industria cervecera, el agua no es un simple elemento que slo sirve para la limpieza y lavado o como solvente. Su composicin qumica influye en el tipo de cerveza que se va a producir. Adems de las caractersticas establecidas para el agua potable, su alcalinidad (ppm CaCO3) debe estar entre 1 0 y 20, y la dureza permanente (ppm CaSO4) mximo 400. El agua debe estar libre de olores y sabores al igual que de cloro residual.En ella encontramos: los constituyentes mayores (Ca+2, Mg+2, Na+, K+, C03=, HCO3-, SO4=, Ci-) y los constituyentes menores (Fe+3, Al+3, Mn+2, Si02, N03-, N02-). En la maceracin los componentes del agua entran en contacto con los de la malta (K+, H2PO4-, HPO4-, protenas no disociadas) desencadenndose toda una serie de reacciones qumicas, las cuales se ven altamente favorecidas por la temperatura a la cual se realizan (superiores a la temperatura ambiente).

Tabla 4: Composicin de agua de cerveza

ComponentesCerveza fuerte(g/hl)Cerveza ligera(g/hl)

Dureza total14,81,57

Dureza no carbonatada0,60,3

Dureza de carbonatos14,21,27

CaO10,60,98

MgO30,12

Sulfatos0,750,43

CO211,151

NitratosTrazasTrazas

Cloruros0,160,5

Fuente: http://culturillacervecera.blogspot.com/2008/03/agua.htmlLevadura.

Fig. 10 Levadura utilizada para la produccin de cerveza. Las levaduras son organismos vivos unicelulares que pertenecen al reino de los hongos. Se alimentan de los azucares provenientes de la malta, transformndolos en alcohol y CO2 (gas) durante un proceso llamado fermentacin que se realiza en ausencia de oxgeno, segn J. S. Hough (2002). Existen dos tipos de levaduras que se utilizan en la elaboracin de cerveza, levadura ALE y levadura LAGER, la diferencian es que ALE fermentan a temperaturas que oscilan entre 14 y 25C, mientras que LAGER fermenta a temperaturas ms bajas, alrededor de 6 a 10 C, otorgando sabores diferentes a las cervezas. Normalmente las cervezas industriales se elaboran con levaduras LAGER, y las artesanales utilizan en su gran mayora levaduras ALE, debido a que es fcil mantener un fermentador Sparkling a temperatura de 14 a 25C, que mantenerlo a 6 a10 C. En el caso de la cerveza artesanal se producen dos fermentaciones: La primera en el fermentador Sparkling donde se genera cierta cantidad de alcohol, aproximadamente unos 3GL y la segunda fermentacin ocurre dentro de la botella donde gracias a la adicin extra de azcar se genera ms alcohol y gas, segn Fabin Gorostiaga, (2008). Para la fabricacin de la cerveza se puede partir de cultivos de una sola clula (cultivo puro) para la propagacin de la levadura; pero para los cerveceros la levadura se recupera despus de la fermentacin y se puede emplear una y varias veces durante varias generaciones. Diversas cepas de levadura tienen caractersticas diferentes e individuales de sabor, las levaduras que se usan en la fabricacin de cerveza se pueden clasificar como pertenecientes a una u otra de las dos especies del gnero saccharomyces: saccharomyces cerevisiae saccharomyces uvarum Siendo los de fermentacin alta las pertenecientes a la cerevisiae y a la de fermentacin baja a la uvarum. Las dems especies se clasifican como levaduras salvajes como la candida, pichia, cloequera, pongue, etc. pues deterioran el sabor de la cerveza. La tpica levadura cervecera es oval o esfrica con un dimetro de 2 a 8 mm y una longitud de 3 a 15 mm. La levadura contiene un promedio de 75% de agua y entre los constituyentes ms importantes de la sustancia seca el 90 a 95% es materia orgnica, la cual tiene un 45% de carbohidratos 5% de materias grasas y 50% de materias nitrogenadas, siendo las ms importantes en las nitrogenadas las protenas y en menos cantidad las vitaminas, dentro de las materias inorgnicas que viene a ser en un 5 a 10% encontramos fsforo, potasio, sodio, magnesio, cinc, hierro, y azufre, y el contenido de materias grasas es de un 8%. Vicente Ediciones, (1994) Manual de industrias alimentarias.Adjuntos. Son ingredientes no malteados que proveen azcares, disminuyen el contenido de protena para favorecer la estabilidad fisicoqumica de la cerveza y aportan caractersticas de sabor. Estos pueden ser slidos como arroz, maz, sorgo, trigo, soya, entre otros o lquidos como el jarabe de alta maltosa o jarabe de dextrosa.Reacciones qumicas La fermentacin alcohlica en la elaboracin de cerveza. La fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico que adems de generar etanol desprende grandes cantidades de dixido de carbono (CO2) adems de energa para el metabolismo de las bacterias anaerbicas y levaduras. La fermentacin alcohlica (denominada tambin como fermentacin del etanol o incluso fermentacin etlica) es un proceso biolgico de fermentacin en plena ausencia de aire (oxgeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidn, etc.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya frmula qumica es: (CH3-CH2-OH), dixido de carbono (CO2) en forma de gas y unas molculas de ATP (adenosin trifosfato),que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energtico anaerbico. El etanol resultante se emplea en la elaboracin de algunas bebidas alcohlicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar tambin etanol mediante la fermentacin a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible. La fermentacin alcohlica tiene como finalidad biolgica proporcionar energa anaerbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxgeno para ello disocian las molculas de glucosa y obtienen la energa necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentacin. Las levaduras y bacterias causantes de este fenmeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados. Una de las principales caractersticas de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxgeno (O2), mximo durante la reaccin qumica, por esta razn se dice que la fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico S. Martn Aparicio "Cintica del proceso de fermentacin alcohlica del mosto de cerveza"(2004). Es evidente que durante el proceso de fermentacin el lquido sufre una serie de cambios, entre los que ms se evidencian est el cambio en su composicin, pasando de un lquido en el que predominan los azcares (agua+azcar) a uno en el que predomina el etanol. Podemos por tanto plantear la fermentacin como el proceso donde la glucosa es transformada por un microorganismo en etanol y en una serie de componentes con especiales cualidades sensoriales (olor y sabor) y con desprendimiento de CO2 y calor.

Para hacernos una idea, la transformacin de1Kg de azcar produce aproximadamente 500 a 520 g. de alcohol y de 480 a 500 gramos de CO2. J. S. Hough (2002). A pesar de la simplicidad de esta ecuacin, la secuencia de transformaciones para degradar a una molcula de glucosa hasta dos molculas de etanol y dos molculas de dixido de carbono es un proceso complejo que involucra 2 etapas: (1) la formacin en anaerobiosis de 2 molculas de piruvato a travs de la ruta metablica de Embden-Meyerhof (gluclisis) y (2) la descarboxilacin del piruvato en anaerobiosis para dar lugar a dos molculas de acetaldehdo que se reducen a etanol (Hernndez, 2003; Varnan y Sutherland, 1997).

Fig. 11: Seguimiento de reacciones para obtener etanol a partir de glucosa.Diagrama de flujo

MOLIENDA DE LA MALTASEPARACIN DE LOS PRECIPITADOSENFRIAMIENTO DEL MOSTOEBULLICIN DEL MOSTOFILTRACIN DEL MOSTOMACERACININOCULACIN DE LA LEVADURAFERMENTACINMADURACINFILTRACINENVASADOAGUAENZIMASAIRE

AIRE

LEVADURA

Balance de masaPara la produccin de una tonelada de Cerveza, se registran las siguientes entradas y salidas.Datos tiles para balances de materia.Aqu se presenta un balance general de un cocimiento (proceso por cochadas), tomando como base 15 Kg de materias primas (malta y arroz). Lpulo con aprovechamiento del 30% y 6% de cido alfa. Se desea obtener cerveza con 16 Unidades de Amargo. Se estima evaporacin del mosto del 7% en maceracin y coccin. En la segunda filtracin se utilizan 47 litros de agua. El 60% del extracto en el mosto es fermentable.El balance slo se realizar hasta la obtencin de cerveza brillante, ya que an se desconocen la mayora de variables que intervienen en la zona de embotellamiento (consumos de agua por equipo, flujo de entrada y salida de botellas, cantidad de vapor que entra y que sale, cantidad de Soda custica en la lavadora).Datos en el equipo de fermentacin.Para efectos prcticos, se supone fermentacin y maduracin en tanques uniproceso o unitanques (equipo medular etapa de fermentacin).Tabla 5 : Datos del equipo de fermentacin

Entradas msicas al proceso

(Ton/Ton de cerveza)

Salidas msicas al proceso

(Ton/Ton de cerveza)

0.15 Ton de Malta y arroz0.17 Ton de afrecho hmedo

0.57 Ton de Agua0.09 Ton de vapor

0.47Ton de agua para maceracin0.018 Ton de sedimento

0.29x10-3Ton de lpulo1 Ton de agua de enfriamiento

0.56x10-3Ton de agregados a la olla de coccin0.015 Ton de levadura

1 Ton de agua de enfriamiento0.02 Ton de CO2

6.4x10-6Ton de O20.9 - 1 Ton de cerveza a almacenar

4x10-3Ton de levadura

8x10-5Ton de agregados a maduracin

6x10-3Ton de CO2

Fuente: http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301ec.htmBalance en los procesos.Maceracin.

Entrada0.15 Ton de malta y arroz.0.18 Ton de vapor.0.57 Ton de agua.Salida0.02 Ton de vapor.0.70 Ton del proceso de maceracin.

Filtracin.

Entrada0.70 Ton del proceso anterior.0.47 Ton de agua.Salida0.17 Ton de afrecho hmedo.1 Ton mosto.

Coccin del mosto.

Entrada1 Ton mosto.0.244 Ton de vapor.0.29 *10 ^ (-3) Ton de lpulo.0.29 *10 ^ (-3) Ton de agregados.Salida0.7 Ton de vapor de mosto.0.9 Ton del mosto esterilizado.

Sedimentacin. Entrada0.9 Ton del mosto esterilizado.Salida0.018 Ton de sedimento.0.928 Ton mosto claro.

Enfriamiento.

Entrada0.928 Ton mosto claro. 1 Ton de agua.6.4*^ (-3) Ton de dixido de carbono.Salida1 Ton de agua.0.928 Ton mosto fro.

Fermentacin y Maduracin.

Entrada0.928 Ton mosto fro. 4*^ (-3) Kg de levadura.8*^ (-3) Ton de agregados.Salida0.015 Ton de levadura.0.02 Ton de dixido de carbono.0.90 Ton cerveza a carbonatar.

Carbonatacin.

Entrada6*10^ (-3) Ton del mosto esterilizado.0.90 Ton de cerveza carbonatada.Salida0.906 Ton de cerveza a almacenamiento.Balance general.

Figura 1: http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301bm.htmBalance de energa En este balance de energa se aproximarn las propiedades del mosto a las del agua, por otra parte se suponen las mismas cantidades de agua en cada olla, es decir 50% - 50% respectivamente del total utilizada en maceracin. No se tendrn en cuenta las potencias en los equipos ni cualquier tipo de energa que no sea trmica, dado su poco aporte al sistema con respecto a la energa suministrada por el vapor.Balance en los procesos.Maceracin. EntradaCalor requerido 77.125 MJ.

SalidaDescarga 2.821 MJ.Masa 76C.

Filtracin.

EntradaMasa 76C.

SalidaAgua 76C.Mosto 76C.

Coccin del mosto.

EntradaMosto 76C.

SalidaVapor 100C descarga trmica.Mosto esterilizado 100C.Sedimentacin.

EntradaMosto esterilizado 100C.SalidaMosto claro 80C.

Enfriamiento. EntradaMosto claro 80C. Agua 2C.SalidaAgua 67C.Mosto fro 10C. Fermentacin y Maduracin.

EntradaMosto fro 10C. SalidaCerveza a carbonatar 0C.

Carbonatacin.

EntradaCerveza carbonatada 0C.

Salida0.906 Ton de cerveza a almacenamiento.

CONCLUSIONES

Se estudi y conoci el proceso de fabricacin, la materia prima y reacciones qumicas que intervienen en la elaboracin de la cerveza en la industria. Se describi el proceso de elaboracin de la cerveza Se estudi la materia prima que interviene en la elaboracin de la cerveza. Se estudi las reacciones qumicas que se dan en el proceso de elaboracin de cerveza. Se estudi el balance de materia y energa de la elaboracin de cerveza.

REFERENCIA BIBLIOGRAFAAnabel Sanchez, M. (2011). Fermentacion de malta empleando un sistema semicontinuo e el proceso de elaboracion de cerveza. Oaxaca.Carvajal Martnez , L. D., & Insuasti Andrade , M. A. (2010). ELABORACIN DE CERVEZA ARTESANAL UTILIZANDO CEBADA ( Hordeum vulgare) Y YUCA (Manihot Esculenta Crantz). Ecuador.Hernandez, A. (2003). Microbiologia Industrial. Santiago de Queretaro: EUNED.http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301ec.htm