INTEGRANTES:COLLAZOS DE LA CRUZ KEVINMANRIQUE COSME HENRY

INDUSTRIAS DE LA FERMENTACION

INTRODUCCION

Las industrias de hoy en día ocupan gran parte de la actividad económica de nuestro país, ofreciendo bienes y servicios que serán útiles para el público consumidor, tal es el caso de las industrias de tipo orgánica en el que se tienen materias primas a productos consumibles como en nuestro caso es la cerveza (Elaborado por la fábrica Backus).

OBJETIVOS• Describir a la industria de la fermentación, sus actividades,

características y su dinamismo.• Conocer los diferentes tipos de productos obtenidos en la

fábrica así como sus componentes principales.• Adquirir conocimientos acerca de la elaboración de la

cerveza y los usos diversos en el mercado.• Comprender la utilización del Flowsheet con parámetros

usados en la industria de la fermentación para la elaboración de cerveza.

• Para estos fines, utilizar el proceso productivo de una empresa de renombre como es BACKUS S.A.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INDUSTRIA DE LA

FERMENTACIONPrincipales GeneralidadesTipos de FermentacionesImportancia de la fermentaciónCaracterización de las materias primas empleadas en la industria de la fermentación

Variables de la fermentación alcohólica y sus efectos sobre el proceso

Cerveza

Principales GeneralidadesLa fermentación es un proceso que realizan muchos

microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando energía.

Los conocimientos sobre la fermentación fueron atesorados desde la antigüedad por importantes civilizaciones como la egipcia y la asiria , también la azteca y la china.

Cuando se industrializa la fermentación y origina a grandes industrias tales como las alimenticias (panificadora y bebidas alcohólicas); la industria farmacéutica (vacunas, medicamentos, etc.), y la industria química (ácidos, aldehídos entre otros).

Tipos de Fermentaciones

Fermentación acéticaLa fermentación acética es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético. La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino.

Características:El Acetobacter es de particular importancia comercialmente, debido a que es usada en la producción de vinagre (Intencionalmente convirtiendo el etanol del vino en Ácido Acético). El Ácido Acético también es mejor conocido como Ácido Metilencarboxílico, se puede encontrar en forma de ion acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2).

Características:El Acetobacter es de particular importancia comercialmente, debido a que es usada en la producción de vinagre (Intencionalmente convirtiendo el etanol del vino en Ácido Acético). El Ácido Acético también es mejor conocido como Ácido Metilencarboxílico, se puede encontrar en forma de ion acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2).

C2H5OH + O2 → Acetobacter aceti → CH3COOH + H2O

Fermentación alcohólicaLa fermentación alcohólica (denominada también como fermentación del etanol o incluso fermentación etílica), es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno- O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por la regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.), para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico.

La reacción de la fermentación alcohólica es de la siguiente manera:

Fermentación butiricaLa fermentación butírica (Descubierta por Louis Pasteur) es la conversión de los glúcidos en ácido butírico por acción de bacterias de la especie Clostridium butyricum en ausencia de oxígeno. Se produce a partir de la lactosa con formación de ácido butírico y gas. Es característica de las bacterias del género Clostridium y se caracteriza por la aparición de olores pútridos y desagradables.

Fermentación de la glicerinaEl Propanotriol, Glicerol o Glicerina (C3H8O3) es un alcohol con tres grupos hidroxilos (–OH), por lo que podemos representar la molécula como, en su forma semi desarrollada como: Glicerol, mostrando los átomos y el par solitario de electrones de cada oxígeno. El propano triol es uno de los principales productos de la degradación digestiva de los lípidos, paso previo para el ciclo de Krebs. Se produce también como un producto intermedio de la fermentación alcohólica.

Fermentación lácticaLos lactobacillus, son bacterias que utilizan la fermentación láctica para obtener energía; estos organismos transforman la lactosa de la leche en glucosa y posteriormente en ácido láctico. Este proceso tiene importancia industrial ya que se utiliza en la fabricación del yogurt y kéfir.

Importancia de la fermentaciónLa fermentación es una reacción química muy importante, pues en los alimentos desempeña un papel muy importante en la obtención de productos con mejores calidades organolépticas y mejores propiedades nutricionales, además se pueden obtener combustibles como alcoholes, lácteos, etc.

Variables de la fermentación alcohólica y sus efectos sobre el proceso 

Clase de microorganismo: Los microorganismos más apropiados para la producción de etanol a partir de azúcares son, como ya se dijo, las levaduras del género saccharomyces y kluyveromyces y las bacterias zymomonas mobilis.

 Concentración del sustrato: El carbono es suministrado por los azúcares contenidos en la materia prima, siendo la concentración de azúcar un valor que se debe considerar ya que afecta la velocidad de la fermentación, el comportamiento y el desarrollo de las células de la levadura.

Concentración de Etanol: La levadura es afectada en alto grado por la concentración de alcohol, una concentración alcohólica del 3% ya influye sobre el crecimiento; una concentración de un 5% influye tanto sobre el crecimiento como en la fermentación. Cuando la concentración es del 10%, el crecimiento sufre la paralización total. 

 

Temperatura: La selección de esta variable es influenciada tanto por factores fisiológicos como por problemas físicos (pérdidas debidas a la evaporación de etanol al trabajar con temperatura elevada). Se debe tener en cuenta que para cada levadura existe una temperatura óptima de desarrollo, en la cual se muestra activa.  pH: Este es un factor importante en la fermentación, debido a su importancia en el control de la contaminación bacterial como también al efecto en el crecimiento de las levaduras, en la velocidad de fermentación y en la formación de alcohol. Durante la fermentación la levadura toma el nitrógeno de los aminoácidos orgánicos, perdiendo su carácter anfótero y pasando a ácidos, lo cual origina una disminución del pH del medio. Cuanto más bajo el pH del medio, tanto menor el peligro de infección, pero si se trabaja con pH muy bajos la fermentación es muy lenta, ya que la levadura no se desarrolla de la forma conveniente.

Concentración de nutrientes: Como ya se dijo, la presencia de sustancias nutritivas adecuadas es una condición necesaria para el crecimiento y desarrollo de la levadura, siendo su concentración un factor primordial en la actividad vital de la levadura. Las principales sustancias nutritivas y las más influyentes son el nitrógeno, fósforo, azufre, vitaminas y trazas de algunos elementos.

 Aireación: El aire es un factor decisivo en toda fermentación, ya que su presencia hace más vigoroso el crecimiento de la levadura. Hay tres puntos de vista de gran importancia que favorecen el rendimiento debido a una buena aireación: El libre y constante abastecimiento de oxígeno de cada célula en el sustrato. Las cantidades de aire que se precisan para la producción de levadura, varía entre 275 y 530 pies3/lb de levadura con un contenido de 30% de materia seca.

CervezaExisten en el mercado cervezas de trigo, mijo y arroz, la más habitual es la obtenida a partir de la fermentación de la cebada. Una vez embebida de agua, la cebada se deja germinar a fin de que el almidón se convierta en azúcar soluble. Una vez conseguido este proceso, se seca y se tuesta más o menos, según se quiera obtener una cerveza pálida, dorada o negra. Para conseguir ese paladar amargo que caracteriza a la cerveza, se le añade lúpulo o, más exactamente, su flor, un cono de pétalos dorados que contiene resinas y aceites aromáticos. Para conseguir la mezcla de ambos sabores, se añade el lúpulo durante el proceso de ebullición de la cerveza, en las tinas de cobre, al tiempo que también se adiciona el azúcar.

PROCESO DE ELABORACION DE LA CERVEZA

ALMACENAMIENTO DE GRANOS

EXTRACCIÓN Y TRATAMIENTO DE

AGUA

MOLIENDA

COCIMIENTO

ENFRIAMIENTO DE MOSTO

FERMENTACIÓN

MADURACIÓN

FILTRACIÓN

ENVASADO

DISTRIBUCIÓN

MATERIAS PRIMASMalta: Está constituida por granos de cebada germinados durante un periodo limitado de tiempo, y luego desecados. Generalmente la malta utilizada en la fabricación de la cerveza, no es elaborada en la propia fábrica sino obtenida directamente de proveedores externos.Lúpulo: El lúpulo es un ingrediente insustituible en la elaboración de la cerveza y no tiene ningún sucedáneo. El lúpulo es indispensable para la elaboración de la cerveza, su sabor amargo agradable y su aroma suave característico, contribuye además, a su mejor conservación y a darmás permanencia a la espuma.

Grits: Se trata de un ingrediente añadido en el cocedor de cereales durante el proceso de elaboración de la cerveza que tiene como objetivo hacer más estable y suave el sabor de la cerveza final, por regla general, los grits suelen ser cereales no malteados previamente, arroz e incluso legumbres.Agua: Las características del agua de fabricación influyen sobremanera en la calidad de la cerveza. En la fabricación de cerveza se utiliza agua potable y sus características organolépticas deben ser completamente normales.Levadura: Son hongos microscópicos unicelulares que transforman los glúcidos y los aminoácidos en alcohol y CO2. Las cervezas elaboradas con levaduras flotantes (es decir, aquellas que flotan en la superficie del mosto en fermentación) reciben el nombre de tipo ale; las cervezas que se elaboran con levaduras que fermentan en el fondo de la cuba reciben el nombre de tipo lager. En el caso delas cervezas tipo lager, el hongo utilizado es el Saccharomyces carlsbergensis

ALMACENAMIENTO DE GRANOSUna vez que la malta llega a la fábrica puede ser acopiada en unos silos de almacenamiento o pasar directamente a las cocinas (es la parte donde comienza a tratarse la malta). En el transcurso a las cocinas, la malta es sometida a un proceso de limpieza para retener las impurezas que se encuentren mezcladas (piedras, espigas, metales, etc.). De manera similar, ocurre con los adjuntos.

 OBTENCION DEL MOSTOEn la olla de crudos se vierte la totalidad del grits, más un 15% de malta con relación al grits, acondicionando un volumen de agua adecuado hasta obtener una masa uniforme por medio de agitación constante. Esta masa se hace hervir por espacio de unos minutos con el fin de encrudecer el almidón para facilitar el ataque de las enzimas. Al mismo tiempo que se hierve la masa de crudos, el resto de harinas de malta está en la olla de mezclas, a una temperatura de 50 a 55º C, con una cantidad también adecuada de agua, solubilizando sus componentes valiosos (maceración). Al final se obtiene de la olla de crudos, una masa hervida y apta para ser atacada por las enzimas y en la olla de mezclas una masa de malta cuyas enzimas están listas para actuar sobre el material crudo. Los crudos a una temperatura de 98º C son bombeados a la olla de mezclas, con agitación constante, obteniéndose una temperatura de 70 a 72º C.

OBTENCION DE CERVEZAEl mosto saliente de la olla de cocción se envía al tanque de sedimentación. En este se retienen los materiales sólidos presentes en el mosto. El mosto libre de partículas en suspensión se bombea del tanque de sedimentación al tanque de fermentación. En este trayecto se enfría el mosto, empleando un equipo de refrigeración, a una temperatura entre 5 y 10º C que es la adecuada para la fermentación alcohólica; también se procede a airear el mosto antes de agregar la levadura pero sin dejar subir la temperatura para impedir el desarrollo de agentes contaminantes.

TERMINACION Y ENVASEDe aquí pasa a la llenadora de botellas, donde se busca envasar la cerveza a un nivel fijo dentro de las botellas en las mejores condiciones asépticas posibles, con la menor agitación para eliminar la pérdida de gas carbónico, sin aumento de temperatura y sin inyección de aire. A pesar de que las botellas de envase han sido previamente esterilizadas, y en todo su recorrido la cerveza ha sido perfectamente controlada contra las infecciones, se debe pasteurizar, para garantizar su conservación durante periodos largos.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LA CERVEZA

TOLVAS RECEPCIONADORAS:

DESCRIPCIÓN GENERALLa tolva es un recipiente que sirve para el depósito y canalización

de materiales granulares o pulverizados,Como hacer que su contenido pase poco a poco a otro lugar, es un

recipiente de boca más estrecha; suele tener forma de pirámide o cono invertido, ancho por la parte superior y estrecho y abierto por la inferior.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓNLas tolvas en la industria del cervecera tiene la función de

transportar el las materias primas, a utilizar, a las fajas transportadoras para luego ir a la molienda. En Backus se utiliza una tolva de gran capacidad que maneja un flujo continuo.

CONSIDERACIONESLa tolva es el componente de algunos equipos de diseño más

simple, aunque no por eso de menor importancia, en la tolva pues se almacena el material a utilizar. El material debe ser suficiente para que tenga una alimentación constante al sistema y este mantenga trabajando de manera ininterrumpida.

FAJA TRANSPORTADORA

DESCRIPCIÓN GENERALUna cinta transportadora o transportador de banda es un sistema

de transporte continuo formado básicamente por una banda continua que se mueve entre dos tambores.

Existen bandas transportadoras para uso ligero y uso pesado. La banda es arrastrada por fricción por uno de los tambores, que a su vez es accionado por un motor. El otro tambor suele girar libre, sin ningún tipo de accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda. La banda es soportada por rodillos entre los dos tambores.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓN

En la industria cervecera es utilizada para transportar de la tolva hacia los molinos, la materia prima depositada con anterioridad, luego también interviene en la operación de embazado.

CONSIDERACIONESLas cintas transportadoras se usan como componentes en la

distribución y almacenaje automatizados. Combinados con equipos informatizados de manejo de palés, permiten una distribución minorista, mayorista y manufacturera más eficiente, permitiendo ahorrar mano de obra y transportar rápidamente grandes volúmenes en los procesos, lo que ahorra costes a las empresas que envía o reciben grandes cantidades, reduciendo además el espacio de almacenaje necesario.

DOSIFICADORES.

DESCRIPCIÓN GENERALLa precisión en la dosificación es mejor que

un ± 0.5%, en un recorrido de la membrana entre el 10 y el 100%. Es una bomba dosificadora de émbolo a motor modular, fiable y robusto. Puede ampliarse mediante bombas de arranque en una bomba múltiple con potencia aumentada.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓNEn la industria de cervecera se utiliza para

dosificar la salida cerveza que entrara en contacto con el envase.

SILOS DE ALMACENAMIENTO

DESCRIPCIÓN GENERALLos silos metálicos son propicios para manejar

grandes volúmenes de material. Los silos generalmente son de forma cilíndrica, fabricados con placas (chapas, planchas) de fierro liso o corrugado, galvanizado, de diferentes grosores; con capacidades que varían de 50 a 1000 toneladas y con dimensiones que van de acuerdo a la capacidad del silo y de la empresa que los fabrica. La base de los silos puede ser plana o cónica para facilitar la salida de la materia. El techo es cónico, por lo general con un ángulo de caída.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓNEn la industria Cervecera se utiliza para

decepcionar la materia prima para ser utiliza para almacenamiento de la cebada y otros ingredientes para el mosto.

CONSIDERACIONESPara su mejor funcionamiento, los silos pueden

estar equipados con equipo mecanizado para la carga y descarga del grano, piso perforado para el secado del grano o sistema de aireación a base de duetos.

CALDEROS

DESCRIPCIÓN GENERALEs una máquina o dispositivo de ingeniería

diseñado para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓNEn la industria Cervecera se utiliza los tipos

pirotubulares, cuya constitución constan de sopladores y quemadores para combustibles líquidos (en nuestro caso Diesel) que se encargaran de generar el vapor necesario para el edificio de cocinas. Cabe recalcar que para mayor rendimiento térmico el sistema de combustión, así como el de transporte continuo, se encuentran confinados en un cuerpo especialmente diseñado con aislamientos térmicos seleccionados para la aplicación y las temperaturas de operación.

BOMBAS

DESCRIPCIÓN GENERAL

Por otro lado el funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓN

Las Bombas son del tipo axial y se emplean para transportar los diferentes fluidos conformados a lo largo del proceso. Por lo general empleados en evacuaciones realizadas en el edificio de cocinas, como las salidas entre: Olla de crudo, olla de mezclas, olla de filtración (afrechos), olla de cocción, sedimentador, tanques de fermentación, tanques de maduración, tanques de almacenamiento y por ultimo hacia la llenadora. Se propone el empleo de bombeo programado para satisfacer pronta y eficientemente la presión y caudales requeridos en cualquier instante, sin aplicar una fuerza innecesaria y con un mantenimiento mínimo.

COMPRESORES

DESCRIPCIÓN GENERALSe denomina compresor en sentido amplio, a todo

aquello destinado a oprimir, reducir de volumen, sujetar o contener alguna cosa. Es un aparato, utilizado en los ámbitos técnicos e industriales, formado por pistones, bielas, bomba de lubricación, bobinas, anillos de presión y lubricación, cigüeñal, carter y terminales, que permite que un fluido compresible, ya sea un gas o un vapor, adquiera energía, como energía de flujo, pues la energía adquirida por la sustancia fluye al adquirir más presión y más energía cinética.

UTILIZACIÓN Y FUNCIÓNEn la industria Cervecera se utiliza los tipos en su

mayoría del tipo pistón, permiten el funcionamiento de: el sistema de aire comprimido para la inyección del aire en la fermentación y en la maduración, el sistema de enfriamiento mecánico directo de refrigeración con gas amoniaco y el transporte y llenado del gas carbónico producido en la fermentación para la conformación del producto final. El rendimiento del sistema de aire comprimido puede aumentarse mediante el uso de aire de entrada de los lugares más fríos posibles, puesto que el aire frío es más denso y requerirá menos energía para ponerlo a la presión requerida para su inyección en los tanques.

OTROS EQUIPOS UTILIZADO EN LA INDUSTRIA CERVECERA Transporte Cambio y Almacenamiento

Elevadores y Transportadores de Canguilones: Empleados para mover la malta y los adjuntos en forma vertical, receptándolos de las bandas transportadoras procediendo de esta forma a descargarlos por encima de la polea del eje de cabezal conductor en la parte superior sobre los silos de almacenamiento. Estos canguilones son por lo común bandas flexibles con bolsas.

Transportadores Oscilantes: Los cuales constan de una zaranda o tamiz que por medio de un sistema vibratorio selecciona las partículas de acuerdo al tamaño de la zaranda. La harina que pasa por las zarandas pasa directamente a una tolva de harinas.

Montacargas: Utilizadas como máquinas para manejo de materiales más comunes. Dentro del extenso campo de aplicación de estos, la realiza su modelo más básico que es el de contrapeso tipo estibador. Se destinan a las operaciones de cargas de camiones en la sección de empaque, transportando las javas o chancletas

 

Equipos Afines Al Proceso De La Cerveza

Molinos: Empleados para el desprendimiento de la película del grano de malta, triturándose el cuerpo principal del almidón al grado necesario para poderlo someter a proceso.

Intercambiadores de calor: Son usados para enfriar el mosto en su recorrido hacia los tanques de fermentación y facilitar la acción del amoniaco como refrigerante.

Horno de Túnel (Pasteurizador).Cuya determinación, a pesar de que las botellas de envase han sido previamente esterilizadas y todo su recorrido ha sido perfectamente controlados contra las infecciones la cerveza se debe pasteurizar, para garantizar su conservación durante periodos largos, la pasteurización consiste en calentar la cerveza a 60º C durante un corto tiempo, con el objeto de eliminar residuos de levadura que pueden pasar en la filtración.

Llenadora (Envasadora).Busca envasar la cerveza a nivel fijo dentro de las botellas en las mejores condiciones asépticas posibles, con la menor agitación para eliminar la pérdida de gas carbónico, sin aumento de temperatura y sin inyección de aire.

Filtros: Por lo general se tienen: filtros lauther que sirven para separar el mosto dulce de la masilla. Estos filtros tienen un falso fondo en el cual cae el líquido y se va quedando la masilla (ésta masilla sea provecha como alimento de ganado), filtro que consiste en panes de celulosa (masa filtrante),eliminando hasta el máximo las materias insolubles, como levadura o proteínas coaguladas que puedan contener la cerveza. Los filtros diatomeas de placas cierran el ciclo de clarificación de la cerveza previa a la etapa del envasado.

FLOWSHEET

CONCLUCIONES

Se logró obtener la información suficiente del tema en investigación estructurado en los siguientes apartados: descripción del producto, descripción de las materias primas, proceso de producción, empresa nacional que producen.

  Se puedo comprobar que la automatización industrial es muy recurrente e

importante en todas las empresas, en especial en las que producen cervezas, disminuyendo así la mano de obra y creando producto de mejor calidad.

  Aprendimos cuales son los materias primas para la fabricación de las cervezas,

sus características principales. 

Las maquinarias empleadas tiene diversos mecanismos de acción y presentación desde el uso mecánico de movimientos (molinos) hasta el uso de sensores y magnetismo para detectar llenado de embaces por ejemplo.

 RECOMENDACIONESSe recomienda el uso adecuado y mesurado de la información en investigación. 

BIBLIOGRAFIA LIBROANGEL VIAN ORTUÑO.” Introducción a la química industrial” (1era edición). Edit. REVERTE., Barcelona, España, 2006, pág. 254-260

SITIOS WEB CONSULTADOS • Maquinarias “DURFO”. Molino pendular. Recuperado de:

http://www.durfo.es/esp/bolla_concentrazione_esp.asp.

• Comercial “CATALANA”. Tolvas industriales. Recuperado de: http://www.comercialcatalana.com/admin/app/webroot/img/upload/maquinarias.pdf

• Catálogo de productos industriales y descripción. Recuperado de: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cd29/laboratorio/cap9.pdf

• Gstriatum. Silas de almacenamiento. Recuperado de: http://www.gstriatum.com/silas_almacenamiento1.pdf

• Tecnolofia fuente nueva. Materiales usados en la industria cervecera. Recuperado de: https://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/materiales_industriacervecera .pdf

• UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN (agosto 2009). TESIS: FERMENTACIÓN DE MALTA EMPLEANDO UN SISTEMA SEMICONTINUO EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE CERVEZA Recuperado de sitio web: http://jupiter.utm.mx/~tesis_dig/11360.pdf.

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