INDUSTRIAS DE LA
FERMENTACION
INTEGRANTES:
COLLAZOS DE LA CRUZ KEVIN
MANRIQUE COSME HENRY
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 FERMENTACION
Principales Generalidades
Tipos de Fermentaciones
Importancia de la fermentación
Caracterización de las materias primas
empleadas en la industria de la fermentación
Variables de la fermentación alcohólica y sus
efectos sobre el proceso
Cerveza
Principales Generalidades
La fermentación es un proceso que realizan
microorganismos, efectuando reacciones sobre
compuestos orgánicos y liberando energía.
muchos
algunos
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 acética
La 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 alcohólica
La 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 butirica
La 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 glicerina
El 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 láctica
Los 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 fermentación
La 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.
Cerveza
Existen 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
DISTRIBUCIÓN
MADURACIÓN
FILTRACIÓN
ENVASADO
MATERIAS PRIMAS
Malta: 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 GRANOS
Una 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 MOSTO
En 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 CERVEZA
El 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 ENVASE
De 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 GENERAL
La 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 FUNCIÓN
Las 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.
CONSIDERACIONES
La 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 GENERAL
Una 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.
CONSIDERACIONES
Las 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 GENERAL
La 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 FUNCIÓN
En la industria de cervecera se utiliza para
dosificar la salida cerveza que entrara en
contacto con el envase.
SILOS DE ALMACENAMIENTO
DESCRIPCIÓN GENERAL
Los 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 FUNCIÓN
En la industria Cervecera se utiliza para
decepcionar la materia prima para ser utiliza para
almacenamiento de la cebada y otros ingredientes
para el mosto.
CONSIDERACIONES
Para 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 GENERAL
Es 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 FUNCIÓN
En 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 GENERAL
Se 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 FUNCIÓN
En 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
CERVECERA
UTILIZADO
EN
LA
INDUSTRIA
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.
RECOMENDACIONES
Se recomienda el uso adecuado y mesurado de la información en investigación.
BIBLIOGRAFIA
LIBRO
ANGEL 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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