Enfriamiento de máquinas y procesos

Crece la importancia de la refrigeración

Enfriar es ya un parámetro relevante para la calida y la productividad
La presentación que se hace en esta entrada representa un importante avance en el campo de los sistemas de enfriamiento aplicados a la industria de fabricación y procesamiento de plásticos y goma.
Aún cuando los distintos tipos de transformación de plásticos puedan diferir el uno del otro, puede aplicarse un principio común en cuanto al sistema de enfriamiento. De hecho, tanto el moldeado por inyección, como el moldeado por compresión y otros tipos de extrusión, poseen requerimientos de enfriamiento similares:

I. Enfriamiento de máquina, que incluye todas las partes que deben enfriarse para asegurar el correcto funcionamiento de la máquina de producción en si misma.

II. Enfriamiento de proceso, que incluye exclusivamente aquellas partes que deben enfriarse a temperatura controlada, para la solidificación de plásticos una vez procesados.

I. Enfriamiento de máquina

La mayor parte de las máquinas para el procesamiento de plásticos son de accionamiento hidraúlico. Una parte del trabajo mecánico realizado por la bomba eléctrica se transfiere al aceite en forma de calor, haciendo que la temperatura de éste aumente. La temperatura adecuada del aceite en funcionamiento oscila entre los 45° y 50° C, de modo que es necesario un sistema de enfriamiento. Las máquinas de producción están generalmente provistas de un intercambiador térmico agua-aceite de dimensiones adecuadas y de una válvula termostática que controla el flujo del agua refrigerante por el permutador. La importancia de esta válvula está en mantener la temperatura del aceite en los niveles indicados por el fabricante de la máquina.
Un aceite demasiado frío, es decir muy viscoso, implica un elevado consumo de energía por parte del motor de la bomba, lo que acorta su propia vida útil. Por otra parte un aceite demasiado caliente, es decir poco viscoso, provoca filtraciones en las juntas y aros tóricos, y a largo plazo la reducción de su vida útil.
Otros puntos que requieren enfriamiento de forma continua, como el área de plastificación, los extrusores, etc., así como el controlador de temperatura del agua o el aceite, también están comprendidos en el enfriamiento de la máquina.
El requerimiento total de enfriamiento de máquinas para un departamento de transformación de plásticos, puede variar de acuerdo al tipo de proceso; no obstante, se puede estimar que representa ente el 50 y 90% de la exigencia de enfriamiento total.
Resumiendo los aspectos básicos del enfriamiento de máquina, podemos señalar que:

- Constituye la carga térmica más importante (50/90%) del total requerido para el sistema de enfriamiento
- No tiene sentido usar agua refrigerada para el enfriamiento, ya que la temperatura requerida es superior a los 35° C ; es suficiente con utilizar agua a temperatura ambiente para el enfriamiento.
- No se requiere un control estricto de la temperatura ambiente para el enfriamiento
- No hay necesidad de personalizar el sistema de enfriamiento para cada usuario, de modo que una planta de enfriamiento central es la solución ideal para el enfriamiento de máquina.

Las soluciones

Soluciones tradicionales:

-Agua desechada: Esta solución pertenece al pasado, no solo por razones técnicas (problema de incrustación y severos requisitos de filtrado), sino también por disposiciones legales que limitan cada vez más el consumo de agua de fuentes naturales (manantiales, ríos, lagos). De algún modo, y/o en algún caso, podría haber escasa disponibilidad de agua. Además, la creciente conciencia sobre la protección ecológica discrimina, con toda razón, este tipo de enfriamiento debido a la polución termal que ocasiona en el curso del agua.

- Torre de enfriamiento

: Este sistema se ha empleado durante mucho tiempo. Sin embargo los problemas de instalación, unidos a los altos costos de mantenimiento característicos de un "circulo abierto", han llevado a su sustitución sistemática por refrigeradores de agua industrial de circuito cerrado provistos de compresores de refrigeración. De hecho, algunos de los problemas más serios relacionados con la torre de enfriamiento, como problemas de incrustación, formación de algas, contaminación bacteriana y corrosión ácida, deben enfrentarse con trabajos de mantenimiento contínuos y para algunas personas son procesos costosos.

- Refrigerador industrial:

Además, los refrigeradores de agua industriales y las plantas de refrigeración son maquinarias complejas y requieren personal altamente capacitado para realizar los trabajos de instalación y mantenimiento.

El siguiente es un análisis de caso de una empresa X que ofrece un sistema nuevo de enfriamiento de agua que trabaja con temperaturas ligeramente superirores a la ambiental, en caso de que elija esta opción deberá ser sometido a análisis y es una de las tanats soluciones que puedan ser sometidas a evaluación.

- Sistema de enfriamiento seco: Constituye la última tecnología para el intercambio térmico aire-agua. Se compone de una extensa superficie de cobre y aluminio provista de aletas y con ventiladores axiales de alta velocidad de circulación. Estos intercambiadores térmicos ofrecen gran fiabilidad y una buena función; son capaces de mantener la temperatura del agua a unos pocos grados sobre la temperatura ambiente. El gran desarrollo tecnológico llevado a cabo en su construcción, ha permitido una importante reducción en su precio. Son la solución perfecta para el enfriamiento de máquina; trabajan en circuito cerrado, lo que evita el consumo de agua y los complicados trabajos de mantenimiento característicos de las torres de enfriamiento; además, su consumo eléctrico representa una octava parte del consumo del refrigerador industrial con compresores de refrigeración.
Solo es necesaria una planta de distribución simple y económica, ya que los caños no se aislan y no se requieren conductos de aire debido a su instalación exterior. Por último la total ausencia de mantenimiento hace que el enfriador seco represente la solución más fiable a largo plazo. En la tabla 1 se representa una comparación esquemática entre las soluciones indicadas.

Ejemplo comparativo

Analicemos el consumo eléctrico considerando el caso indicado en la Tabla 2. Una máquina de moldeado por inyección de 350 toneladas, necesita de 15.000 a 17.000 Kcal/h. para su "enfriamiento de máquina". El ahorro neto de dinero que puede obtenerse usando un enfriador seco, sería de aproximadamente 325.000 pesetas por año, con un período de de amortización de 4 meses, sin considerar los mínimos costes de montaje y mantenimiento

II. Enfriamiento de proceso

El enfriamiento de proceso está estricta y exclusivamente pensado para la industria del plástico, por lo cual es muy diferente del enfriamiento de máquina.
En cualquier tipo de proceso productivo (moldes, calandras), las condiciones de enfriamiento son de extrema importancia para lograr la mejor calidad y mayor productividad del proceso en si mismo. En especial, cuanto más acortemos el tiempo de enfriamiento, más aumentará la productividad. Del mismo modo, un enfriamiento correcto mejora la calidad del producto, reduce los residuos y optimiza la eficacia general del proceso productivo.
Por lo tanto, queda claro que, dependiendo de la materia prima que se procese, el artículo fabricado y las condiciones de producción, cada proceso en particular tiene su propia serie de parámetros optimizados para el enfriamiento del agua (temperatura, presión, velocidad de circulación), que difieren de otros procesos en marcha.
El segundo aspecto básico del enfriamiento de proceso es la posibilidad de repetir la serie optimizada de parámetros de enfriamiento cuando se fabrica un mismo artículo. No tiene sentido hallar las condiciones optimizadas de enfriamiento que permitan lograr los mejores resultados, si luego el sistema no es capaz de mantener sus valores constantes y exactos.
Resumiendo los aspectos fundamentales del enfriamiento de proceso, podemos señalar:
El enfriamiento de proceso es de gran importancia para la productividad, tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo.Cada proceso en particular tiene su propia serie de parámetros de enfriamiento optimizados (temperatura, presión y velocidad de circulación del agua), que difiere de otros procesos.Una vez hallados los valores optimizados de los parámetros de enfriamiento, deben mantenerse constantes y precisos a fin de lograr una perfecta repetibilidad de las condiciones de producción.

Las soluciones

Solución tradicional

La única solución disponible hasta ahora era el refrigerador de agua industrial de gran capacidad con compresores de refrigeración. Estas plantas se componen de una unidad central de refrigeración provista generalmente de varios compresores, que distribuyen agua enfriada a todas las máquinas de producción por medio de un único circuito de distribución. Por lo tanto, el agua fría se suministra a la menor temperatura requerida entre todos los usuarios. Todos los procesos que necesitan menor enfriamiento solo pueden controlarse reduciendo el flujo del agua refrigerada (fluxómetro).
La reducción del nivel de flujo de agua refrigerada a través del proceso, hace que la temperatura del agua tenga una gran diferencia térmica entre la entrada y la salida, lo que implica una distribución despareja de temperatura a lo largo de la superficie metálica que está en contacto con el plástico.
Es evidente que este tipo de solución nunca puede satisfacer el requerimiento de enfriamiento del proceso antes señalado. Una planta de enfriamiento centralizada presenta los siguientes inconvenientes:
No permite diferenciar la serie de parámetros (temperatura, presión y velocidad de circula-ción del agua) del agua de enfriamiento para cada proceso.Los procesos quedan enlazados por medio de la cadena de distribución, por lo cual existente una dependencia de condiciones de enfriamiento con respecto a los parámetros de operación de todos los demás procesos. El funcionamiento o la detención de un usuario modifica nece-sariamente el ritmo de circulación y la presión del agua para los otros procesos de produc-ción.Suministra agua refrigerada a la menor temperatura requerida entre todos los usuarios. Por lo tanto, hay un costo inútil de energía para los usuarios que pueden enfriarse con agua a una mayor temperatura.La precisión del control de temperatura de un refrigerador de agua industrial es bastante burda; de hecho, la temperatura del agua puede variar unos 3 ó 5° C del punto deseable establecido. La diferenciación para cada proceso sólo puede asegurarse mediante la reducción del ritmo de circulación del agua, lo que resta eficacia al intercambio térmico y genera una alta DT a lo largo del proceso; esto produce una distribución despareja de temperatura sobre la pieza de trabajo.

Una posible solución a la problemática expuesta anteriormente

Se trata de un refrigerador de proceso ultracompacto. Como ya se ha señalado, la solución para el enfriamiento de proceso debe prever un sistema de enfriamiento adaptable al usuario para enfriar ese proceso particular con total independencia de los demás. Hasta ahora esta solución era imposible de llevar a la práctica debido a las dimensiones de los refrigeradores industriales, al nivel de ruido y al molesto flujo de aire producido por los ventiladores del condensador.
Hoy en día, gracias al desarollo tecnológico en la fabricación de intercambiadores de calor tipo placa para refrigeración y al control electrónico por microprocesador, es posible tener refrigeradores de proceso ultracompactos fiables y de alta precisión, con las siguientes características técnicas:
- No producen flujo de aire, ya que operan por condensación de agua.
- Son de dimensiones pequeñas, apenas una quinta parte del tradicional refrigerador de agua de gran capacidad, de modo que pueden instalarse cerca del proceso ocupando muy poco lugar.
- Proporcionan un control de temperatura continuo, manteniéndolo exacto y constante con un margen de error máximo de " 11C.
- Pueden suministrar al usuario un ritmo de circulación de agua que es el doble de los refrigeradores industriales tradicionales, lo que posibilita una perfecta uniformidad de temperatura en toda la pieza de trabajo.
- Pueden ser programados por la misma máquina de proceso mediante entradas seriadas, tanto para establecer la temperatura como para el mando de la alarma del refrigerador de proceso, eliminando así por completo los desperdicios.
- Permite el vaciado automático del circuito del proceso, facilitando el cambio de moldes sin que se produzcan filtraciones de la mezcla de agua y glicol.
- Están equipados con un dispositivo automático de enfriamiento ambiente que hace funcionar el compresor únicamente cuando la temperatura del agua procedente de la planta central es superior a la establecido. Esto permite un notable ahorro de dinero en el enfriamiento de proceso.
Ya se ha dicho anteriormente que estos refrigeradores de proceso son por condensación de agua; esto implica la necesidad de que el agua de enfriamiento - inferior a 40° C- ceda la carga térmica recogida de los usuarios
En la práctica, cada refrigerador de proceso dará su propia carga térmica a la misma planta central que enfría la máquina, es decir el sistema de enfriamiento seco.
Este tipo de sistema de enfriamiento consta de:
- Un refrigerador de proceso ultracompacto de alta precisión, cuyas dimensiones se adecuarán a la producción estimada de la máquina.
- Una planta centralizada de enfriamiento seco para disipar, con bajo costo de energía, tanto el calor producido por la máquina del proceso como el calor producido por los refrigeradores de proceso.
- Una cadena de distribución no aislada por donde circula el agua de enfriamiento a temperatura ambiente.
Los refrigeradores de agua y las plantas de refrigeración, se han desarrollado como soluciones típicas a los problemas de los sistemas de enfriamiento mencionados. Sin embargo, el uso de compresores de refrigeración para el enfriamiento de máquinas requiere un alto consumo de energía, lo que se traduce en elevados costos energéticos. A fin de reducir estos costos energéticos, los "sistemas de enfriamiento ambiente" se propusieron recientemente como alternativa para ahorrar energía durante las estaciones frías. Sin embargo, por razones técnicas, los refrigeradores industriales deben funcionar con una temperatura de agua refrigerante que no supere los 15-18° C, aún cuando la temperatura de aceite necesaria es de 40 a 50° C. Esto limita la posibilidad de ahorrar energía en un período del año extremadamente breve.

Fuente: http://www.interempresas.net

Sistema de refrigeración Industrial

Sistema de Enfriamiento Indirecto con Tanque de Termo acumulación Estratificado

DATOS DE DISEÑO

• 20% con un margen de seguridad de máximo 5%
• Concentración de refrigerante sistema de recuperación de energía CO2 secundario
• 40% con un margen de seguridad de máximo 5%
• Temperaturas maximas y minima de glicol em el estanque
• 40% con un margen de seguridad de máximo 5%

Sistema de Enfriamiento Indirecto

Principales Ventajas

• Economía de energía eléctrica.
• Estabilidad en temperatura de bebida.
• Mejor  seguridad en  operación.
• Mejor operación para mantencion de los compresores.
• Limpieza con CIP caliente.
• Mayor productividad.

SISTEMA CONVENCIONAL (EXP. DIRECTA NH3)

SISTEMA INDIRECTO  MYCOM

DIFERENCIA DE SISTEMA  MYCOM 

• Utilización de fluido secundário (Glicol)
• Enfriamiento de solución en etapas (4)
• Estanque de termo acumulación estratificado
• Inversores de frecuencia  para bombas
• Supervisor – Monitoreo y control

CONDICIONES DE OPERACION DE COMPRESORES SISTEMA EN CASCADA

 

• Una etapa de enfriamiento de glicol
• Compresor Nº2: -3ºC
• Dos etapas de enfriamiento de glicol
• Compresor Nº1: +8ºC
• Compresor Nº2: -3ºC
• Tres etapas de enfriamiento de glicol
• Compresor Nº1: +8ºC
• Compresor Nº2: +2ºC
• Compresor Nº3: -3ºC

 

SISTEMA DE AGUA CALIENTE Y RECUPERACION DE ENERGIA CO2

•  Agua caliente
• Temperatura de descarga: +75ºC
• Temperaturas de agua: Entrada 15ºC, Salida 60ºC.
• Apoyo en la generación: Vapor
• Sistema de CO2
• Refrigerante primario: CO2 (-19ºC)
• Refrigerante secundario:-5ºC/-15ºC

Soluciones eutécticas y Refrigerantes secundarios

Soluciones eutécticas

La información incluida a continuación puede servir de guía al usuario para la selección de las salmueras y el conocimiento de las propiedades de las salmueras comúnmente utilizadas.

A temperaturas superiores a 0 ºC, el agua es el medio de transferencia más comúnmente utilizado para transportar la carga de refrigeración hasta un evaporador. A temperaturas inferiores a 0 ºC  se utilizan las salmueras. Estas pueden ser:

1. Una solución acuosa de sales inorgánicas, por ejemplo, cloruro de sodio o cloruro de calcio, es decir para bajas temperaturas se puede utilizar una mezcla eutéctica.

2. Una solución acuosa de compuestos orgánicos, por ejemplo, alcoholes o glicoles; ejemplos las mezclas de agua y etanol o agua y metanol, el etilenglicol y el propilenglicol.

3. Hidrocarburos halocarburosclorados o fluorados.

Una solución de cualquier sal en agua, o en general cualquier solución, tiene un cierta concentración en la que el punto de congelación es un mínimo. Una solución de esta concentración se llama mezcla eutéctica. La temperatura a que se congela es la temperatura eutéctica. Una solución en cualquier otra concentración comienza a congelarse a temperaturas más altas.

Cuando la temperatura de una salmuera cuya concentración es inferior a la eutéctica desciende por debajo del punto de congelación, se forman cristales de hielo y la concentración de la solución residual aumenta hasta alcanzar la temperatura eutéctica. Por debajo de esta temperatura la solución se solidifica formando una mezcla de hielo y solución eutéctica solidificada.

Cuando la temperatura de una salmuera con concentración superior a la eutéctica desciende por debajo del punto de congelación, se depositan cristales del cuerpo disuelto y la concentración disminuye hasta que, a la temperatura eutéctica, la solución restante alcanza la concentración eutéctica. Por debajo de esta temperatura una mezcla da sal y solución eutéctica solidificada.

Selección de una salmuera

La selección de una salmuera está basada en la consideración de los siguientes factores:

1.      Punto de congelación. La salmuera debe ser adecuada para el funcionamiento a la temperatura más baja.

2.      Aplicación.  Cuando se emplea un sistema de canalización abierta, habrá que verificar la posibilidad de contaminación del producto por la salmuera.

3.      Coste.  La carga inicial y la cantidad necesarias por producto para la reposición o relleno son factores que intervienen en la determinación de los costes.

4.      Seguridad.  Toxicidad e inflamabilidad de la salmuera.

5.      Comportamiento térmico.  La viscosidad, el peso específico, el calor específico y la conductividad se utilizan para determinar el comportamiento térmico.

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6.      Adecuabilidad.  La canalización y el material de equipo del sistema requieren una salmuera estable y relativamente exenta de propiedades corrosivas.

7.      Reglamentación.  La salmuera no debe ser recusable por la reglamentación o disposición de carácter general, ordenanzas locales y compañías de seguros.

Las salmueras que más se utilizan son soluciones acuosas de cloruro de calcio y de cloruro de sodio. Aunque éstas tienen la ventaja de que su coste es bajo, tienen el inconveniente de ser corrosivas.  Para evitar la corrosión se puede añadir un inhibidor satisfactorio y económico.  El hidróxido de sodio se añade para que la salmuera sea ligeramente alcalina.

El cloruro de sodio es más barato que la salmuera de cloruro de calcio, pero no se puede utilizar por debajo de su punto eutéctico de –21 ºC. Es preferible cuando no sea admisible el contacto con la salmuera de cloruro de calcio, por ejemplo, en productos alimenticios no herméticamente cerrado. El uso de cloruro de calcio de grado comercial, no es satisfactorio a temperaturas inferiores a –40 ºC.

Los sistemas que utilizan soluciones acuosas alcohol o glicol son más susceptibles a fugas que aquellos en que se utilizan sales.  Una desventaja del alcohol es su inflamabilidad.  Se le utiliza principalmente en proceso industriales en que ya existen riesgos análogos, y en el mismo margen de temperaturas que las sales (hasta –40 ºC). La toxicidad de la mezcla de agua y metanol (alcohol de madera) es un inconveniente.  Por el contrario, la no toxicidad de la solución de agua y etanol (alcohol) es una ventaja.

Los inhibidores de corrosión deben utilizarse con salmueras del tipo de alcohol de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del alcohol.

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Las soluciones acuosas de glicol se utilizan principalmente en aplicaciones comerciales y no en los procesos industriales. El etilenglicol y el propilenglicol tienen igual corrosividad, la cual puede ser neutralizada por un inhibidor.  Las superficies galvanizadas son particularmente propensas a ser atacadas por los glicoles, por lo que no se las debe utilizar.

Para la reposición de salmueras de glicol son recomendables los inhibidores y el agua potable. Deberá ser consultado al fabricante del glicol en cuanto al uso del inhibidor. Algunos fabricantes tienen un servicio de análisis de muestras de salmueras para facilitar el mantenimiento de condiciones satisfactorias de la salmuera en el sistema.  Existen glicoles destinados a la transferencia de calor con inhibidores no aceitosos que no disminuyen las propiedades de transferencia (nitruro de sodio o boro).

Se puede utilizar los glicoles como medios de transferencia de calor a temperaturas relativamente altas. Con estabilizadores, la oxidación del glicol en el aire a altas temperaturas es eliminada para todos los fines prácticos.

El etilenglicol es más tóxico que el propilenglicol, pero menos que el agua de metanol. El propilenglicol es preferible al etilenglicol en la congelación de alimentos, por ejemplo.

Los hidrocarburos clorados y fluorados son caros y se utiliza en servicios de muy baja temperatura (inferiores a –40 ºC).

Temperatura Vs Conductividad térmica de la salmuera

Temperatura Vs Calor específico de la salmuera

Temperatura Vs Peso específico de la Salmuera

Tabla de propiedades de Refrigerantes secundarios.

Fuente: HOLMAN, J. P.     Transferencia de Calor: 8^a  Ed. México, Mc Graw – Hill, 1998.



Sistemas de Refrigeración de agua de Mar

Sistemas RSW

RSW es una sigla en inglés que significa REFRIGERATION SEA WATER, traducido al español significa refrigeración de agua de mar. Estos sistemas son utilizados en los barcos Pesqueros (Arrastre y Cerco) como también aquellos denominados WellBoat para el trasporte de peces como el Salmón que son trasladados desde los criaderos hasta los centros de cultivos, para que posteriormente pase a la planta de procesos primarias o centros de matanza.

Los sistemas de RSW son básicamente un sistema de refrigeración tipo Chiller (enfriador de agua) que opera mediante el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, el cual cuenta con:

• Compresor (del tipo alternativo o rotativo, esto dependerá de las capacidades que se manejen)
• Condensador (por lo general es un intercambiador de calor del tipo casco y tubo o un Intercambaidor de calor del tipo placas)
• Evaporador (generalmente un intercambaidor de calor tipo placas)
• Estanques, cañerías y válvulas.
• Refrigerantes primario, el cual mediante el cambio de fase extrae calor del agua de mar.
• Además del conjunto de bombeo de agua de mar.

A modo personal, conozco los sistemas de RSW como se enumerana  continuación:

• RSW para WELLBOAT cerrado, el cual toma agua del mar en donde se desenvuelve el barco, lo trata térmicamente (refrigera) y lo recircula continuamente hacia las bodegas que se encuentran en la parte inferior del barco, en estas bodegas se encuentran los peces que son trasladados desde los centros de crianza hasta los centros de proceso, para el caso del transporte de salmón.
• RSW para WELLBOAT abierto, es similar al anterior salvo que tiene la diferencia de que constantemente bota el agua hacia el mara y recupera el caudal que necesita el chiller, este método ha sido cuestionado por algunos entes debido a que este método ayuda según los expertos a la transmisión de algunas enfermedades que afecta exclusivamente al salmón (este punto no se tratará en extenso).
• RSW para barcos de pesca en alta mar, básicamente este sistema se utiliza en los barcos de pesca de ararstre o cerco. En otra publicación se describirán las formas de pesca en alta mar.
• RSW para plantas de proceso primaria (salmón), esta aplicación tiene bastantes aristas, ya que se puede utilizar para sistemas de generación de hielo en escamas, hielo fluido, hielo gel, proceso de matanza, proceso de desangrado, glaceo,etc.

Esquema de Ubicación de la bodega en donde se encuentra el agua de mar.

Unidad compacta para sistea RSW, con compresor de Tornillo

Vista lateral del equipo RSW, Intercambiadores de calor (Condensador y evaporador)

Las temperaturas que se pueden manejar con este tipo de sistemas bordean los -2°C considerando que la temperatura de congelación del agua de mar es menor a esta. Esto hace posible que se obtengan mayores tiempos de residencia del pescado dentro de las bodegas y se pueda alargar el tiempo de pesca o traslado.

Vaciado de la bodega de un Wellboat

Ingreso de peces a la bodegas de un Well Boat

Proceso de elaboración de Cerveza

Elaboración de cerveza

 

 

La elaboración de cerveza es la producción de una bebida alcohólica así como un combustible alcohólico mediante fermentación. El proceso se divide en grandes rasgos en dos procesos principales: el primero corresponde a la conversión del almidón de un cereal a los azúcares (maltosa) y la posterior fermentación de los azúcares para obtener la cerveza. Este método, aunque tiene como principal objetivo la producción de cerveza, muy similar al empleado en la elaboración de bebidas tales como el sake, la hidromiel y el vino. La elaboración de la cerveza tiene una muy larga historia, y las evidencias históricas dicen que ya era empleada por los antiguos egipcios.^[] Algunas recetas para la elaboración de recetas antiguas de cerveza proceden de escritos sumerios. La industria de cerveza es parte de las actividades de la economía de occidente.

Ingredientes

Los seis ingredientes básicos que por regla general intervienen en la elaboración de la cerveza son:

• Malta: constituye uno de los elementos iniciales de la elaboración de la cerveza, constituida principalmente por semillas de cebada^[2] que han germinado durante un período limitado, hasta que han brotado a unos dos o tres centímetros y posteriormente son retirados y desecados. La elaboración de la cerveza se puede hacer con cualquier cereal que se "maltea" (es decir cualquier semilla que posea almidón y sea susceptible de germinar); la cebada posee entre un 60%-65% de almidón.

• Agua: otro elemento principal, interviene no sólo en los momentos iniciales de mezclado con la malta, sino que en algunos de los filtrados posteriores, introduce un sabor característico (es famoso el dicho que dice que una pilsener de Dortmund sabe diferente de una de Múnich). Entre el 85 y 92% de la cerveza es agua.

• Lúpulo: El humulus lupulus es un ingrediente relativamente moderno en la cerveza, se trata de una planta trepadora de la familia del cannabis que es la encargada de proporcionar además de un sabor amargo característico, llega a estabilizar la espuma. Los lúpulos son responsables de los aromas y los sabores florales de unos tipos de cerveza, especialmente las de los EE.UU. y de Inglaterra. De esta planta se utiliza la flor hembra sin fecundar. Este ingrediente posee muchas propiedades medicinales entre ellas las tranquilizantes.^[3] Otros de los fundamentos de la adición de la malta es el frenado de los procesos enzimáticos tras el primer filtrado.

• Levadura: se denomina así a los organismos unicelulares (de tamano 5 a 10 micras) que transforman mediante fermentación los glúcidos y los aminoácidos de los cereales en alcohol etílico y dióxido de carbono (CO₂). Existen dos tipos de fermentación: la fermentación alta, que corresponden a las levaduras flotantes (Saccharomyces cerevisiae), que genera la cerveza Ale y la fermentación baja que corresponde a las levaduras que se van al fondo durante la fermentación Saccharomyces carlsbergensis que sirve para la elaboración de la cerveza Lager. La fermentación alta resulta en sabores afrutados y otras características atípicas de las lagers, debido a la producción de ésteres y otros subproductos de fermentación.

• Grits: son añadidos que hacen más estable la elaboración, generalmente otro tipo de cereales, tales como trigo, avena, maíz e incluso centeno. Además de la estabilización de espuma, estos cereales añaden distintos sabores a la cerveza y aumentan la percibida 'densidad' de la bebida misma.

• Azúcar: A veces, el azúcar se añade durante la fase de ebullición para aumentar la cantidad de alcohol en el producto final o incluso para diluirlo.

Malteado del cereal

Malta

La primera fase de la elaboración de la cerveza es la elaboración de la malta y suele hacerse en unas bodegas especiales. Esta fase es previa a cualquier otra en la elaboración de la cerveza y es considerada de vital importancia en su producción, para ello se puede emplear cualquier tipo de cereal, aunque en la actualidad está muy difundido en el mundo occidental el uso de la cebada, en la antigüedad por el contrario se empleaba trigo de espelta. El objetivo es obtener de una forma ingeniosa al mismo tiempo el almidón y los enzimas (la mayoría de tipo a-amilasa y ß-amilasa) que permiten convertirlo en azúcares (maltosa). Para lograr esto se hacen germinar los granos el "justo intervalo" en el que el brote comienza a consumir el almidón del grano, en este momento se interrumpe el proceso. Las etapas son las siguientes:

1. Selección del grano: este proceso es delicado ya que debe observarse con sumo cuidado que los granos tengan una textura homogénea, cualquier defecto afecta a la estabilidad del producto final.
2. Remojado del grano: se pone a remojar el cereal en diferentes ciclos de remojo llegando a reblandecer e hinchar el grano por la absorción del agua. Durante el primer remojo se suele añadir algo de cal con el objeto de desinfectar y limpiar el cereal.
3. Germinado: en este momento de los granos sale un diminuto brote verde (plúmula y la radícula) de unos centímetros de longitud, en este momento (previo a la aparición de la raíz), la planta emite un enzima que convierte el almidón en azúcar para alimentarse, en este justo instante se interrumpe el germinado. El proceso se hace siempre removiendo para que la germinación sea homogénea en todos los granos. Esta fase suele durar unos días.
4. Secado del grano: se seca el grano con el objeto de eliminar el germen, el intervalo de tiempo dedicado al secado puede variar dependiendo de la receta.

El malteado del cereal, afecta a muchas propiedades de la cerveza final, por ejemplo el color dependerá del tiempo que esté secándose la malta en la última fase del malteado, la cerveza saldrá más oscura si se ha tomado más tiempo en el secado de la misma. Cuando se hace la malta con el centeno, hay que prevenir la inclusión del hongo del cornezuelo ya que puede causar una enfermedad denominada ergotismo, este tóxico se desarrolla particularmente durante el proceso de malteado.

Proceso de elaboración

Todas las cervezas se elaboran mediante los procesos descritos por una fórmula simple, generalmente La elaboración de la cerveza se divide en tres fases principales:

1. Obtención del mosto de la cerveza
2. Obtención de la cerveza
3. Envase y embotellado

En las primeras fases antes de comenzar el procedimiento de elaboración, se procede a recoger los ingredientes intervinientes para limpiarlos y esterilizarlos convenientemente. Por ejemplo, la malta suele entrar en la fábrica con tierra y pequeñas piedras, todo ello se pasa por diferentes tamices. El agua que interviene en el proceso tiene que ser normalizada para que sea acorde con las recetas cerveceras (cualquier presencia fuera del calcio, los sulfatos y los cloruros induce siempre a sospechas), y se limpia e higieniza por igual los grits.

La malta y los grits suelen molerse ("molturación de la malta") posteriormente para que se puedan meter por los tamices y eliminar de esta forma todos los restos de cáscaras de los cereales molidos. Todos los ingredientes quedan finalmente en una textura harinosa.

 Obtención del mosto de la cerveza

 Maceración de la Malta

 

Los ingredientes tamizados (malta y el grit) se introducen en unos grandes recipientes en los que se introduce agua y se remueve hasta que se forma una pasta consistente. La proporción entre la malta y el grit dependerá de la receta del maestro cervecero, pero generalmente suele ser aproximadamente de un 1/3 de malta. A la mezcla acuosa se la hace hervir durante unos minutos para favorecer el ataque sobre el almidón de las enzimas.

En paralelo se está calentando una mezcla ligeramente acuosa de malta hasta aproximadamente 55º C, se detiene la temperatura para activar los enzimas y se sube hasta 90º C para ser mezcladas las dos en un solo recipiente. La mezcla anterior a una serie de operaciones destinadas a activar diversas enzimas que reducen las cadenas largas de azúcares en otras más simples y fermentables. Principalmente, se trata de hacer pasar la mezcla por diversas etapas más o menos largas de temperatura, cada etapa siendo óptima para enzimas diferentes. De este proceso de maceración de la malta se obtiene, un líquido claro y azucarado que se denomina "mosto". El proceso completo dura unas horas.

 Filtración previa

El mosto, que tiene muchas partículas en suspensión, debe ser filtrado convenientemente para que quede un mosto limpio libre de impurezas que molesten a la fermentación, es por esta razón por la que la malta remojada que existe al final del proceso anterior con forma de masa espesa sobrante (denominada "afrecho") se retira y se emplea como subproducto para la elaboración de alimento para los animales. Antiguamente se hacía con unas cubas especiales con perforaciones en el fondo que se denominaban: "cubas de filtración". A esta fase de la filtración se la suele denominar primera filtración, la segunda se hace tras la fermentación. El mosto filtrado y esterilizado no debe ponerse en contacto con el aire.

Cocción del mosto

Tras el filtrado se introduce el mosto filtrado en una olla y se pone a hervir durante algún tiempo (puede durar casi una hora) con el objeto de esterilizarlo de bacterias que hayan podido aparecer durante los procesos anteriores, en este momento se añade el lúpulo con un doble objetivo: proporcionar un aroma característico. y al mismo tiempo frenar los procesos enzimáticos anteriores. El tiempo de cocción tiene dependencias de la receta cervecera, pero suele durar algunas horas.

Se suele acabar esta fase con una prueba de contenido de iodo.

Obtención de la cerveza

Cocción del mosto

En las fases anteriores se ha procurado que el mosto convierta el almidón en azúcares y se ha aromatizado con lúpulo, ahora queda a disposición de la fermentación. El mosto dulce, de color azulado, pasa a cubas específicas para ser fermentado convenientemente, de este proceso se obtiene la cerveza y el CO₂.

 Inyección de la levadura

Cervecería artesanal

Antes de entrar en las cubas de fermentación se enfría el mosto a una temperatura de 15 °C a 20 °C para que al inyectar la levadura (que son organismos vivos) tenga efecto. Llegados a este punto se introduce una mezcla de aire y de levadura para que comience la fermentación, ésta suele durar varios días (entre cinco y diez, dependiendo de la receta). Este proceso de fermentación del mosto es exotérmico y libera grandes cantidades de calor que hacen que las cubas deban ser refrigeradas constantemente para que sea posible la estabilización de la temperatura. La temperatura estabilizada dependerá en gran medida del tipo de fermentado y éste depende del empleo de levaduras de:

• Alta fermentación (Saccharomyces cerevisiae), esta permanece en actividad por un intervalo de tiempo de 4 a 6 días a temperaturas relativamente altas entre los 18 y 25 °C. Las cervezas en este caso son de tipo Ale.
• Baja fermentación (Saccharomyces carlsbergensis), que se mantiene en actividad fermentativa durante un periodo de 8 a 10 días a temperaturas comprendidas entre 6 y 10 °C. Las cervezas en este caso son de tipo Lager.
• Fermentación espontánea, que se trata de una fermentación que se realiza en algunas cervezas belgas elaboradas en las cercanías del río Senne, cerca de Bruselas, no se le añade levadura. La fermentación es como la del vino y suele durar años.

Tras el proceso de fermentación se reserva el CO₂ sobrante en recipientes especiales para la posterior carbonatación de la cerveza.

La fase de fermentado suele generar mucho calor y es muy común aprovechar el calor en lugar de dejarlo escapar, por esta razón se suele re-generar en una especie de condensador (en alemán: Pfaduko, de la abreviación Pfannendunstkondensator, o condensador de vapor). No es nada más que un intercambiador de calor.

 Fermentaciones secundarias

Esta fase es completamente opcional y depende de la receta de elaboración de la cerveza, en algunos casos se puede necesitar más fermentaciones tras la "fermentación primaria". Algunas cervezas pueden llegar a tener hasta tres fermentaciones.

Envase y embotellado

Tras el envejecimiento, suele filtrarse el líquido y envasarse en unas cubas especiales que se envían a la planta de embotellado y enlatado. Durante esta fase son importantes dos parámetros: la hermeticidad (que no se introduzca aire) y el movimiento de los envases.

 Fuente: Manual de la elaboración de cerveza, Publicado por Cervecería Boliviana nacional y Cerveceros artesanales.

Industria Cervecera Mejicana, archivos personales.