¿Cómo diseñar un equipo profesional para la fabricación de cerveza artesana?
En este artículo trataremos los principales elementos de los equipos para la producción de cerveza artesanal y los requisitos mínimos para que respeten los estándares de la tecnología cervecera.
Para no complicar aún más el tema nos enfocaremos en las fábricas de pequeño tamaño con una capacidad de 250lt hasta 2.000lt por lote.
Hoy en día existen varias configuraciones para el diseño de una sala de cocción, principalmente se pueden resumir en:
Sala de cocción con cuba de filtrado separada, de tradición Alemana.
Sala de cocción con cuba de macerado y filtrado, este tipo de diseño es de tradición Inglés, en el pasado se solía realizar un macerado de infusión precalentando el agua y sin calentar ulteriormente la olla.
Aquí algunos ejemplos para entender las varias configuraciones:
Slowbeer 250 - sistema alemán
Slowbeer 500 Plus - sistema inglés
Slowbeer 250 Plus - sistema inglés
Slowbeer plus 10/20/25HL - sistema inglés
El tipo de diseño del equipo influye principalmente sobre el tiempo de elaboración y la calidad del mosto. Como se puede apreciar en los ejemplos, las ollas de filtrado no suelen tener sistema de calentamiento, solo tienen aislamiento de temperatura.
La ventaja del sistema inglés con respecto al sistema alemán es la posibilidad de realizar la cocción continua, en el momento en que se acaba el filtrado y se pasa el mosto a la olla de hervido hay la posibilidad de elaborar un nuevo lote en la olla de macerado. Este proceso es posible gracias al calentamiento de las 2 ollas en simultáneo.
Aquí detallamos los tiempos de producción para 2 elaboraciones seguidas (doble cocción):
Sala de cocción alemana de 2 cubas: 11 horas —> Sala de cocción Slowbeer 250
Sala de cocción inglés de 2 cubas: 8,5 horas —> Sala de cocción Slowbeer 250 plus, Sala de cocción Slowbeer 500 Plus, Sala de cocción Slowbeer Plus 10/20/25HL
Sala de cocción alemana de 3 cubas: 10 horas Sala de cocción 1000
Sala de cocción alemana de 4 cubas: 6 horas Sala de cocción 40HL
Antes de meternos en dimensiones y formas de calentamiento detallamos aquí los principales componentes de una sala de cocción tradicional:
Cuba de macerado calentada: control de temperatura (sonda y termostato), agitador, tapa
Cuba de filtrado con doble fondo filtrante y accesorio para el lavado de los granos
Cuba de hervido (puede ser el mismo macerador)
Bomba de proceso con variador de velocidad
Heat exchanger
Control panel
Todos los elementos en contacto con el producto tienen deben ser de acero AISI 304 o AISI 316 por normativa europea, para una mayor durabilidad del producto se aconseja realizar también la estructura de soporte y los otros componentes del mismo tipo de acero. Es fácil que otro metal pueda trasmitir el proceso oxidativo a un acero poco cuidado, reduciendo así el tiempo de vida útil del equipo.
CUBA DE MACERADO
En la cuba de macerado la malta se mezcla con agua caliente (procedente de un tanque de agua caliente o calentada en la misma olla) hasta unas temperaturas determinadas que permitan a las enzimas de transformar los almidones en azúcares creando el mosto.
El tanque de agua caliente suele tener como mínimo el doble de la capacidad de la sala de cocción (ejemplo slowbeer 250, tanque de agua de 600lt). El agua del tanque se utiliza para el mash-in, el lavado y la limpieza alcalina.
Algunas salas de cocción tienen una tolva con un sistema de hidratación de la malta antes del mash-in, este proceso evita la creación de polvo (puede generar perdidas de rendimiento), evita degradar las enzimas teniendo una temperatura pre-mash demasiado alta y evita la creación de grumos.
Relación agua-malta y volumen
El volumen de la olla de macerado se tiene que evaluar considerando las posibles relaciones entre agua y malta, desde 1,6lt/kg para empastes más densos hasta 5lt/kg para empastes más ligeros y fáciles de gestionar. En el caso de que la olla de macerado sea también la olla de hervido hay que considerar un espacio superior debido al hervido del mosto (overboil). También es importante puntualizar que muchas salas de cocción tienen en su nombre un número (ej. Slowbeer 250) que indica los litros de mosto a elaborar, este número siempre está relacionado con el grado plato del mosto elaborado (ejemplo 250lt con grado plato 17º). Elaborando cervezas con densidad más bajas obtendremos más litros, en caso de cervezas más densas obtendremos menos litros.
Independientemente del tipo de calentamiento es necesario equipar esta olla con un agitador que pueda homogeneizar la temperatura y favorecer la transformación enzimática (rendimiento de macerado). El agitador no tiene que tocar paredes y fondo de la cuba para evitar aplastar las cáscaras de los cereales. Es aconsejable que la velocidad de la pala no supere los 2m/s. Disponer de un variador de velocidad en el agitador puede ayudar el proceso en relación con el tipo de macerador que tenemos, es el caso de nuestra Slowbeer 500 Plus.
Hay 3 técnicas principales de macerado en la elaboración de cerveza:
Macerado por infusión (infusion mash), no es necesario calentar la olla de macerado
Macerado escalonado, el mosto se lleva a determinadas temperaturas para las varias actividades de las enzimas
Decocción, técnica tradicional centro-europea por la que se lleva un tercio del macerado a hervir para devolverlo a la olla de macerado incrementando ya la temperatura al escalón siguiente (se puede repetir este proceso más veces)
A la hora de diseñar un equipo se puede considerar si dar la posibilidad de trabajar con las 3 técnicas como en nuestras salas de cocción Plus.
El calentamiento de la olla se puede ejecutar de varias formas, hoy en día es un tema muy sensible debido a la subida de los costes de gas y luz.
Las opciones a disposición hoy en día son principalmente 3:
Llama directa
Electricidad
Vapor seco
1) La primera es la más antigua utilizada, la tecnología de distribución de la llama ha mejorado mucho en los últimos años y se han superado en parte los problemas de caramelización del mosto. En estos tipos de equipo el agitador tiene una tarea fundamental, ya que evita las quemaduras de las cáscaras en el fondo de la olla y es por ello que se tiene que utilizar de forma continuada durante el macerado. Estos tipos de equipos suelen ser más económico, pero tienen limitaciones utilizo en determinados contextos y alteran la calidad del mosto.
2) Los equipos eléctricos se diferencian en equipos con resistencias de inmersión, equipos con resistencias en el fondo de la olla y equipos con aceite diatérmico.
Los primeros no son muy aconsejables para equipos profesionales de este tamaño 250/500lt, tienen 2 problemas principales: el embrujamiento/caramelización del mosto y la dificultad en la limpieza.
La tecnología con resistencias de contacto es aplicable en sistemas de reducido tamaño, inferior de 300lt.
La última tecnología tiene un largo utilizo en el sector alimentario y algunas marcas la utilizan en el sector cervecero. Se calienta el aceite diatérmico en un tanque externo y se recircula a través de las camisas de las ollas.
Los equipos eléctricos son recomendables para sistemas de producción de cerveza de hasta 500lt.
3) A partir de los 500lt la forma de calentamiento más utilizada es el vapor seco. El vapor seco se puede producir con una caldera de gas, gasoil, eléctrica o pellets. El vapor llega a la sala de cocción y gracias a un colector se distribuye a las ollas de macerado y hervido.
Actualmente es la forma más eficaz y económica de calentamiento, no obstante en algunas situaciones esta elección no es la más adecuada:
Cuando las salas de cocción son pequeñas 250/500lt el coste de la caldera, de la instalación de vapor, del cuarto de caldera y de la certificación puede ser más alto que la misma sala de cocción.
Cuando el local por tamaño o ubicación no nos permite realizar el sistema de caldera.
CUBA DE FILTRADO
Después de termiar el macerado hay que separar la parte sólida de la líquida, intentando extraer la mayor cantidad de azúcares posibles sin arrastrar las cáscaras de los cereales y llegar a extraer los taninos (componente astringente). El diseño del filtro es fundamental para que el flujo sea continuo y no deje pasar las partículas que no se hayan disuelto.
Esta parte del proceso se llama lautering y consiste de 2 partes: filtrar recirculando el mosto a través de los granos (se obtiene el primer mosto) y realizar el lavado de los granos (sparging) para extraer todos los azúcares posibles (se obtiene el segundo mosto). Cuando la operación se realiza en una olla dedicada se denomina lauter tun, si se realiza en la misma olla de macerado se denomina mash filter.
El diámetro de la cuba de filtrado tiene que ser suficientemente amplio para distribuir el flujo del mosto en todo el doble-fondo, normalmente la altura del lecho de granos no supera los 50cm. Un falso fondo se posiciona algunos centímetros encima del fondo de la olla, normalmente realizado por cortes de agua de 0.7mmx80mm que ocupan un 10% de la superficie total del filtro.
Algunas ollas están equipadas con palas corta-bagazo que favorecen el flujo del mosto.
El mosto se recircula hasta que quede limpio, producir un mosto limpio significa obtener una cerveza más estable y de sabores más definidos.
La recirculación se realiza a través de un brazo de aspersión que pueden tener uno o más terminales como platos, bolas perforadas o otros difusores.
Una vez obtenido el mosto limpio se sigue agregando agua a temperatura de entre 71 y 78ºC por el mismo brazo de aspersión. Agregando el agua con “efecto ducha” se evita la formación de canales preferenciales.
Durante esta fase del proceso es importante dejar siempre cubierto el lecho de granos para evitar una excesiva oxidación.
Las cubas de filtrado suelen tener una boca de hombre rectangular para la descarga del bagazo.
CUBA DE HERVIDO
La cuba de hervido tiene que tener un volumen suficientemente grande para contener la cantidad de mosto pre-hervido, además de un espacio extra para el overboiling.
En esta parte del proceso se lleva el mosto a 100º con los siguientes objetivos:
Isomerización de los alpha ácidos
Esterilización del mosto
Desactivar las enzimas
Coagular y remover las proteínas
Evaporar algún defecto volátil
En los equipos más pequeños, la cuba de hervido está equipada con una entrada tangencial para realizar el whirlpool, una técnica de clarificación que genera una fuerza centrípeta acumulando los cuerpos más pesados (proteínas, polifenoles y otros compuestos poco solubles) en el centro de la olla. El mosto clarificado se extrae de la parte lateral de la cuba pasando por un intercambiador de calor.
Las formas de calentar la olla de hervido son las mismas que para calentar el macerador con llama viva, eléctricamente o con vapor seco. En caso de camisas de vapor o de aceite diatérmico es aconsejable un diseño asimétrico de las camisas para favorecer los movimientos convectivos, es aconsejable aplicar la camisa.
BOMBA DE PROCESO
La bomba del colector de proceso es uno de los elementos principales del sistema, es aconsejable que las partes en contacto con el mosto sean de acero AISI 316, que tenga un variador de frecuencia para poder establecer la velocidad en cada etapa del proceso y que resista a altas temperaturas.
La bomba se utiliza para trasvases de una olla a otra, para realizar el whirlpool y para enviar el mosto a los fermentadores.
INTERCAMBIADOR DE CALOR
En los equipos de estas dimensiones se suele montar un intercambiador de calor de placas. El sistema de enfriado se compone de varias placas que favorecen el intercambio térmico entre el mosto caliente a 100º con el agua de enfriado.
Hay 2 tipos de intercambiadores de placas:
De 1 etapa, intercambio entre mosto y agua procedente de la red o de un tanque de agua fría. (Ejemplo. Enfriamiento del mosto 100ºC —> 18ºC, Calentamiento agua 13ºC—>83ºC)
De 2 etapas: Etapa 1, intercambio entre mosto y agua procedente de la red o de un tanque de agua fría. (Ejemplo. Enfriamiento del mosto 100ºC —> 20ºC, Calentamiento agua 13ºC—>85ºC). Etapa 2 intercambio entre mosto y glicol (Ejemplo. Enfriamiento del mosto 20ºC —> 7ºC, Calentamiento agua 1ºC—>13ºC)
PANEL DE CONTROL
Desde el panel de control se pueden controlar los varios procesos:
Temperature control
Programación maceración escalonada
Activar la bomba y controlar su velocidad
Activar el agitador
Empezar un ciclo de producción
En los equipos con más tecnología se pueden controlar otros parámetros así como interactuar con los depósitos de agua.
El diseño de un equipo para la fabricación de cerveza puedes ser tedioso, sobre todo a la hora de definir dimensiones, volúmenes y transferimientos de energía.
Uno de los aspectos más reconocidos por nuestros clientes es el rendimiento de nuestros equipos (brewhouse efficiency) que rodea el 90% dependiendo de las receta.
Hablaremos más en detalle de este concepto en otro artículo de la categoría Elaboración.
Os dejamos aquí las normativas europeas que cumplen nuestras maquinarias para la elaboración de cerveza:
Directiva 2006/42 CE Directiva maquinarias
Directiva 2006/95 CE Directiva baja tensión
Directiva 2004/108/CE Compatibilidad electromagnética
Norma UNI EN ISO 12100-1:2005 Principios generales para el diseño
Norma UNI EN ISO 12100-2:2005 Principios generales para el diseño
Norma UNI EN ISO 13857 Seguridad de la maquinaria
Norma UNI EN ISO 13849-1:2007 Principios generales para el diseño
Norma EN 983: Seguridad de la maquinaria
Norma EN 60204: Seguridad de la maquinaria
Norma EN 294
Norma EN 50081-1
Norma EN 50081-2
Norma ISO 3744
Norma ISO 11201 -1-2
Norma EEC 89-336
Norma EN 953
Norma EN 954/1
Norma EN 61000
En Slowbeer llevamos más de 20 años diseñando microcervecerías y hemos alcanzado un nivel de desarrollo que cumple con nuestras expectativas, realizando varios tipos de equipos desde los más simple como la Slowbeer 250 hasta los más desarrollado como la Slowbeer 500 Plus.
Seguimos implementando nuestros equipos para dar nuevas herramientas a los cerveceros, mejorar el rendimiento térmico y el ahorro energético.
¡Salud!
