UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOTRANSFERENCIA DE CALOR EN LA CERVEZA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA PESQUERA Y DE ALIMENTOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

CURSO: Ingenieria de a Alimentos II

TEMA:

Transferencia de calor en la cerveza

PROFESOR:Dc. Ing. Isabel Berrocal Martnez

INTEGRANTES: Acosta Guillen, Ritsi Daysi. Aguilar Cordova, Lorena. Alvarado Ramos, Yessenia. Hernndez Arvalo, Miryam Sussana. Ortz Alarcn, Nataly Rocio.

2014

INTRODUCCION

El presente trabajo contiene la descripcin del proceso de elaboracin de la cerveza, diseado e implementado por la empresa Backus, pero la investigacin que le presentamos no se centra en el proceso, sino en la transferencia de calor en las operaciones unitarias; la transferencia de energa calorfica es uno de los fenmenos de transporte primordiales en los procesos agroalimentarios. En prcticamente todos los procesos existen etapas en las que los elementos se enfran o calientan, tanto en procesador primario, secundario o terciario. La transferencia de calor se interesa por el tiempo o diferencias de temperatura requeridos para llevar a cabo la transferencia de energa calrica, rea de transferencia de calor, mecanismo del flujo de calor.

El presente estudio es importante ya que como Ingenieros de Alimentos necesitamos evaluar los procesos no solo de forma cualitativa (caractersticas organolpticas: sabor, aroma, textura, flavor) tambin de forma cuantitativa, como estudiantes en formacin de la carrera es necesario conocer el proceso de transferencia de calor no solo de forma terica, sino tambin en ejemplos como se muestra en esta investigacin en un campo de aplicacin a la cerveza, los ejemplos y soluciones que se proponen son de estados estacionario y no estacionario.

MARCO TEORICO DEL ALIMENTOTRANSFERENCIA DE CALORLa transferencia de energa calorfica es uno de los fenmenos de transporte primordiales en los procesos agroalimentarios. En prcticamente todos los procesos existen etapas en las que los elementos se enfran o calientan, tanto en procesador primario, secundario o terciario. La transferencia de calor se interesa por el tiempo o diferencias de temperatura requeridos para llevar a cabo la transferencia de energa calrica, rea de transferencia de calor, mecanismo del flujo de calor.DEFINICIN DE LA CERVEZAEs la bebida resultante de la fermentacin alcohlica, mediante levadura seleccionada, de un mosto procedente de malta de cebada, solo o mezclado con otros productos amilceos, al cual se agrega lpulo y/o sus derivados y se somete a un proceso de coccin.[footnoteRef:1] [1: Federacin Espaola de Industrias de Alimentacin y Bebida. INDUSTRIA DE LA CERVEZA Gua para la aplicacin del Sistema de Anlisis de Riesgos y Control de Puntos Crticos (ARCPC).1999.]

HISTORIALos historiadores creen que ya exista en Mesopotamia y Sumeria en el ao 10.000 A.C.En la antigedad, los chinos tambin elaboraban cerveza, del mismo modo que las civilizaciones precolombinas de Amrica, que utilizaban maz en lugar de cebada.[footnoteRef:2] [2: European Food Information Council, La cerveza: una larga historia. Obtenido en :>]

La historia de la cerveza en el Per es rica y abundante. Desde que en 1863 el alemn Federico Bindels fund la Cervecera Pilsen Callao, la industria cervecera ha vivido muchas cosas.[footnoteRef:3] [3: Miranda Oscar, La fiesta de la cerveza. Obtenido en :]

PARMETROS DE CALIDAD COLOR: Segn EUROPEAN BREWERY CONVENTION (EBC) (1975), la cerveza tipo Lager definida como blanca, clara, rubia; es aquella cuyo color es inferior a 20 unidades (EBC), aproximadamente entre 8,0 y 10 EBC. GRADOS DE ALCOHOL: Se forma durante la etapa de fermentacin del mosto (proceso anaerbico). Los principales productos de fermentacin son etanol y CO2, aunque tambin se forman numerosos subproductos del crecimiento de levaduras, que contribuyen al aroma de la cerveza.

pH: Para cervezas tipo Lager el rango flucta en 4,1 + 0,2. El pH tambin depende del tipo de agua y su tratamiento con cidos y/o sales de calcio (SWISTOWIEZ, 1977).

ESPUMA: Dispersin de burbujas de gas suspendidas en el seno de un lquido viscoso o de un semislido, y se forman por una adsorcin de molculas reactivas en la interfase gas-lquido (BADUI, 1984).

TURBIDEZ: La prdida de brillo, el descenso de la transparencia, el grado de enturbiamiento, incluso la floculacin, precipitacin y sedimentacin, son las sucesivas. Manifestaciones visuales de la falta de estabilidad o inestabilidad de la cerveza.

AMARGOR: Se mide la cantidad de cidos alfa extrados del lpulo y convertidos en sustancias amargas solubles durante la ebullicin del mosto dentro del estanque de coccin (SWISTOWIEZ, 1977).[footnoteRef:4] [4: Rodrguez Hctor, Determinacin de Parmetros Fsico-Qumicos para la Caracterizacin de Cerveza Tipo Lager elaborada por Compaa Cervecera Kunstmann S.A.. Tesis para obtar el grado de Licenciado en Ingeniera de Alimentos. Universidad Austral de Chile. Valdivia. 2003. ]

PROCESO TECNOLOGICOMaterias Primas: Utilizan malta cervecera

1. Almacenamiento de granosModernas estructuras de concreto armado que en su interior almacenan cebada malteada y otros cereales adjuntos, materias primas necesarias para la elaboracin de las mejores cervezas del Per. Estas materias primas son transferidas por fajas transportadoras desde los silos de almacenamiento hacia el rea de molienda, donde luego de la trituracin del grano son enviadas para su posterior derivacin a las pailas de cocimiento.

1. Extraccin y tratamiento de aguaContamos con pozos de gran profundidad, desde donde el agua es extrada para luego ser sometida a un proceso de desionizacin parcial logrando as, condiciones ptimas y concentraciones de sales y minerales necesarios para la elaboracin de nuestras marcas cerveceras, garantizando un producto de alta y uniforme calidad.

1. Molienda de la maltaDesde los silos dealmacenamientose extrae la cantidad de malta que ser utilizada para la elaboracin de la cerveza. Estos granos se acondicionan previamente para conseguir la humedad especificada para el proceso y despus se muelen. En la molienda, se trituran los granos de malta y de cereales adjuntos, de aqu los granos pasan a recipientes con la finalidad de facilitar los puntos de contacto del grano molido con el agua durante el proceso de maceracin facilitando y acelerando las reacciones enzimticas.

Equipo: Molino de cilindros para maltaSe utilizan triturar malta de cervecera y grano en bruto durante el proceso de fabricacin de cerveza.CARACTERSTICAS: Se cuenta un alto rendimiento de molienda, al igual que su seguridad de funcionamiento y una alta calidad constante del producto final. Calidad de trituracin reproducible con alto rendimiento.El toma muestras integrado permite comprobar el producto en cualquier momento mientras el proceso est en marcha.

Capacidad: 15 t/h para malta y 7 t/h para cebada Temperatura: 60-70C

1. Maceracin de la malta:Paso seguido una vez obtenida la malta molida.

Equipo: Macerador

Son recipientes trmicos que conservan la temperatura y no se ponen en fuego, es simplemente un tarro de acero inoxidable con aislacin y un agitador para mezclar bien la malta y el agua.

CARACTERISTICAS:

CAPACIDADTEMPERATURA DE MACERACIONMotor

1200 L68 C380 v

1. Cocimiento

En nuestras salas de cocimiento obtenemos a partir de la utilizacin de malta, adjuntos, agua previamente tratada y lpulo, un lquido con un extracto de alta calidad llamado mosto y que es la esencia de la cerveza en el proceso cervecero.Temperatura deCalentamiento:Ebullicin:

60-70C

100-102C

1. Enfriamiento de mosto, fermentacin y maduracin

Enfriador de mosto El mosto filtrado y hervido se enfra a la temperatura de fermentacin mediante un intercambiador de placas, donde en contracorriente circula el mosto caliente y el agua helada, permitiendo disponer un mosto con una temperatura ideal para la siembra de levadura y a la vez inyeccin de aire estril para facilitar el posterior proceso de fermentacin.

FermentacinEl proceso de fermentacin dura entre 6 y 7 das, se caracteriza por la formacin natural de gas carbnico y alcohol, el proceso es exotrmico y se deben controlar estrictamente las temperaturas de tal forma que permitan siempre tener una fermentacin controlada.

MaduracinEn sta etapa la cerveza se mantiene a temperaturas por debajo de 0C permitiendo redondear el sabor y aroma caractersticos de nuestros productos adems de la estabilizacin y clarificacin de la cerveza. En este proceso se mantiene los tanques con presin para permitir la saturacin del gas carbnico en el lquido, tambin se realiza la sedimentacin de la levadura y protenas en suspensin permitiendo la clarificacin de la cerveza.

1. FiltracinUna vez terminado el proceso de la maduracin se filtra la cerveza, a la temperatura de -1.5C a travs de filtros con ayudas filtrantes lo cual permite separar las materias insolubles. Con la filtracin la cerveza adquiere su tpico color dorado brillante. Una vez filtrada, la cerveza es almacenada en los tanques de presin para ser enviada a las llenadoras donde se envasan

1. EnvasadoLas salas de envasado de nuestras plantas cerveceras cuentan con modernas llenadoras para botellas de vidrio, envases de aluminio y barriles chopp. Despus del llenado y coronado, la cerveza envasada es pasteurizada mediante duchas de agua caliente que elevan su temperatura hasta los 60C, para garantizar su estabilidad biolgica. La cerveza pasteurizada es etiquetada, codificada, encajonada, paletizada y almacenada para su posterior despacho al mercado.

VARIABLES DEPENDIENTES E INDEPENDIENTES DEL PROCESO

TIPOVARIABLES

INDICADORES

VARIABLEINDEPENDIENTE

Temperatura de coccin l64-75C

Temperatura de tostado80C

Temperatura de fermentacin 9C

Temperatura de pasteurizacin60C

Tiempo de almacn de la malta 6 semanas

Tiempo de germinacin9 das

Tiempo de coccin de la malta5 horas

Tiempo de fermentacin9 das

Tiempo de maduracin 4 meses

VARIABLEDEPENDIENTENivel de pH ,Grado de acidez, densidad, concentracin de CO2, caractersticas organolpticas (color , sabor ,olor )

EJERCICIOS DE APLICACIN DE TRASNFERENCIA DE CALOR

EJERCICIO ESTACIONARIOLa pasteurizacin consiste en la destruccin vital de los microorganismos contenidos en la cerveza con la aplicacin de altas temperaturas generalmente 60C y manteniendo esa temperatura por un periodo de tiempo que sea suficiente para destruir las bacterias dainas sin cambiar la composicin, sabor, valor nutritivo del producto; este proceso industrial mente se lleva a cabo en un equipo de grandes dimensiones llamado pasteurizador tipo tnel, en el las botellas pasan a travs de un tnel o cmara de rociado de agua cuya temperatura va ascendiendo a medida avanza la botella hasta alcanzar en la mitad del proceso una temperatura de aproximadamente 60C a partir de ese momento comienza la etapa de enfriamiento donde se disminuye gradualmente la temperatura del agua rociada hasta aproximadamente 25 C.La transferencia de calor se da entre el agua rociada y el fluido contenido en el envase genera gradientes de temperatura en el seno de la cerveza produciendo un movimiento relativo de partculas generando la conveccin natural.

CILINDRO:

T: temperatura K= W/m.k conductividad trmica

T(K)K(watt/m.k)

302-254.388

314-275.369

319-284.370

335-314.398

333-243.817

321-223.844

316-215.783

303-195.533

ETAPA 1:

ETAPA 2:

ETAPA 3:

ETAPA 4:

ETAPA 5:

ETAPA 6:

ETAPA 7:

ETAPA 8:

EJERCICIO NO ESTACIONARIO:TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA CERVEZA EN EL RPOCESO DE PASTEURIZACINLa pasterizacin consiste en la destruccin vital de los microorganismos contenidos en la cerveza con la aplicacin de altas temperaturas (generalmente 60C) y manteniendo esta temperatura por un periodo de tiempo que sea suficiente para destruir las bacterias dainas, sin cambiar la composicin, sabor y valor nutritivo del producto. Este proceso industrialmente se lleva a cabo en un equipo de grandes dimensiones llamado pasteurizado tipo Tnel. En las botellas pasan a travs de un tnel o cmara de rociado de agua, cuya temperatura va ascendiendo a medida que avanza la botella, hasta alcanzar en la mitad del proceso una temperatura de aproximadamente 60C. A partir de ese momento comienza gradualmente la temperatura al agua rociada hasta aproximadamente 25C.La transferencia de calor entre el agua rociada y el fluido contenido en el envase se genera un gradiente de temperatura en el seno de la cerveza, generando la conveccin natural. En general existen tres mecanismos de transferencia de calor, conveccin forzada entre el agua rociada y la superficie externa del envase, conduccin de calor a travs de la pared del envase y conveccin libre entre la pared interna del envase y el fluido interno.CONDICIONES DEL PROBLEMA:Como condiciones iniciales, es decir, al momento que la botella entra al pasteurizados se supone que el fluido tienen velocidades radiales y axiales nulas, y una temperatura homognea en todo el dominio (T0)Las condiciones de borde asociadas al problema son ara todo instante de tiempo (Fig. 1 y 2): Las velocidades u y v en las paredes son nulas. La velocidad u es mxima y la velocidad x es nula en el eje de simetra. Las velocidades u y v en la superficie superior son nulas. La temperatura en el eje de simetra es mnima.

El flujo de calor es nulo en la pared inferior. En la superficie superior el flujo de calor es nulo.DATOS PARA EL PROBLEMA

ECUACION:

DESPEJANDO: LA DIFUSIVIDAD TRMICA

DERIVANDO LA ECUACION EN FUNCION A LA TEMPERATURA OBTENEMOS:

PARA CADA ETAPA SE APLICA LA FORMULA:

Se obtuvieron las siguiente grficas:

ANEXO: MEJORAS DE LOS PROCESOS DE LA CERVEZALas Mejores Tcnicas Disponibles para cada proceso productivo son aquellas tcnicamente relevantes por su eficacia, comercialmente disponibles y que se puedan encontrar tanto en instalaciones existentes como futuras, caracterizadas por: generar pocos residuos usar sustancias menos peligrosas fomentar la recuperacin reducir el uso de materias primas aumentar la eficacia del consumo de energa disminuir el riesgo de accidentes[footnoteRef:5] [5: MEJORES TECNICAS DISPONIBLES EN EL SECTOR CERVECERO,AINIA INSTITUTO TECNOLOGICO AGROALIMENTARIO.]

Factores para la estimulacin del sabor[footnoteRef:6] [6: MEJORAMIENTO DE LA ESTABILIDAD DEL SABOR DE LA CERVEZA, TENIENDO EN CUENTA NIVELES DE OXGENO Y CONCENTRACIN DE SULFITOS EN LAS DIFERENTES REAS DE ELABORACIN, Y LAG TIMEDEL PRODUCTO TERMINADO]

ANEXO: INOVACION EN LA INDUSTRIA CERVECERA RESIDUOS DE LA CERVEZA PARA PRODUCIR BIOCOMBUSTIBLE Y COSMTICOSsegn explican los investigadores, las fbricas de cerveza generan una serie de residuos o subproductos que, tratados convenientemente, pueden ser utilizados para la obtencin de precursores de biocombustibles y de productos de alto valor aadido. Estos ltimos se pueden reutilizar en la propia industria agroalimentaria o en la elaboracin de alimentos funcionales y cosmticos.Los residuos de este tipo de industria, aaden, contienen lpidos, carbohidratos, protenas y otros compuestos interesantes. La nica limitacin a su uso como precedente de los biocombustibles radica en la rentabilidad econmica de su proceso de obtencin y en la calidad de estos. Para que el proceso diseado por la UCA sea efectivo se estima que el contenido mnimo en lpidos y carbohidratos que lo hace rentable se site en un 5% y un 20% respectivamente; "algo que s nos da el bagazo o la cebadilla de cerveza.[footnoteRef:7] [7: Obtenido en : http://www.agenciasinc.es/Noticias/Residuos-de-la-cerveza-para-producir-biocombustible-y-cosmeticos ]

CERVEZA AZUL HECHA DE ICEBERGS DERRETIDOSLa cerveza se llama Ryuhyou, que significa hielo flotante. La cerveza no solo asombra por su color, sino que est hecha de agua proveniente de icebers, que pescan frente a las costas de Hokkaido. La cerveza al parecer y segn la publicidad, adquiere el color por cuenta de unas algas. Sobre el sabor habr que esperar a hacer un viaje por aquellos lares para saber, aunque dicen los que han probado esta cerveza que el gusto no est nada mal.[footnoteRef:8] [8: Obtenido en: http://crisisynegocio.com/wp-content/uploads/2010/05/Blue-beer.jpg ]

ANEXO: FLUJO DE PROCESO DE ELABORACIN DE CERVEZA