Mejor carbonatación con tecnología xFlow

Antiguamente, la cerveza fermentaba en recipientes abiertos y luego en barricas de madera. Nos gusta imaginar que un viejo cervecero un día cometió un error y accidentalmente tapó un barril que aún estaba fermentando, y debe haberse sorprendido gratamente cuando sirvió una cerveza con gas. ¿Fue así como nació la cerveza carbonatada?

Hoy en día, la mayoría de la cerveza se sirve a un nivel de entre 2,5 y 2,75 volúmenes de carbonatación. Cualquier cosa menos corre el riesgo de ser ridiculizado como «cerveza plana». Las cervezas de barril, por otro lado, tienen menos carbonatación. Tradicionalmente, el aire bombeado a los barriles durante la dispensación introduce nitrógeno. Las microburbujas de nitrógeno dan a las cervezas de barril su textura suave y sedosa.

carbonatación

Hoy en día, el cervecero ocasional todavía tapa los fermentadores para generar presión y carbonatación «naturalmente». Esto es más un guiño a la tradición que a la ciencia, porque la investigación sugiere que dejar que se acumule presión en la fermentación es perjudicial para el desarrollo del sabor. Por ejemplo, incluso una pequeña acumulación de presión de CO2 puede afectar negativamente la producción de ésteres sabrosos durante la fermentación. [1]. Se cree que la esterificación de los alcoholes de fusel proviene del metabolismo de los aminoácidos del mosto (especialmente los aminoácidos de cadena ramificada) por la levadura. [2,3,4].

Las cervezas producidas en fermentadores poco profundos producen cervezas mucho más afrutadas que los fermentadores cilindrocónicos altos. Está bien documentado que en los fermentadores altos, la carga hidrostática hace que se acumule una presión parcial de CO2 («sobresaturación») en el fondo del tanque, lo que inhibe la formación de ésteres volátiles. [5].

Para mejorar la eficiencia y la mejor utilización de los recursos, la fermentación moderna se ha inclinado hacia fermentadores grandes (altos) y mostos de mayor densidad. También se han alejado en gran medida de la aplicación de contrapresión en las fermentaciones no solo para preservar el sabor, sino también porque los recipientes de fermentación con clasificación de presión son significativamente caros.

Hoy en día, la mayoría de los cerveceros terminan la fermentación a presión ambiental y carbonatan la cerveza en un paso separado en las operaciones de acabado o servicio en frío.

Los métodos de carbonatación suelen emplear alguna forma de inyección de gas CO2 en la cerveza. Por lo general, esto implica empujar el gas CO2 hacia un tanque de cerveza brillante, a través de «piedras», originalmente rocas porosas como las que se ven en los acuarios. Las piedras descomponen el gas en pequeñas burbujas que se disuelven mejor que las grandes. La mayoría de los cerveceros han cambiado a tubos de metal sinterizado poroso en lugar de piedras, pero el apodo se mantuvo.

Los cerveceros pronto se dieron cuenta de que soplar burbujas en el fondo de los tanques de cerveza brillante con piedras (elija su tipo) es bastante ineficiente. La mayor parte del gas rociado termina en el espacio de cabeza del tanque, generando un exceso de presión de cabeza, mientras que la carbonatación no se alcanza. En general, la carbonatación objetivo se logra mediante prueba y error. La mala eficiencia de transferencia de gas significa que las burbujas que se elevan en el tanque también eliminarán los sabores de la cerveza. El resultado neto podría ser una pérdida considerable de sabor del producto, utilización de lúpulo/BU y, hasta cierto punto, espuma de cerveza, sin mencionar el desperdicio de gas.

Carbonatación en línea

Por lo general, el gas se introduce en una corriente de producto que fluye para la «carbonatación en línea». Toda la inyección se enfoca en un punto (carbonatación «puntiaguda») en un diseño de boquilla convergente-divergente, o se distribuye en un área más grande usando un elemento poroso de «vela». Los diseños específicos del elemento de rociado varían en porosidad, área, grosor del elemento y la transferencia de masa o la eficiencia de disolución de las burbujas emitidas por él. Otros procesos utilizan mezcladores estáticos en línea, donde el gas inyectado se tritura en burbujas más pequeñas mediante cizallamiento y turbulencia. Otros diseños más utilizan chorros de venturi para arrastrar gas hacia la corriente de cerveza que fluye. De estas tecnologías, los mezcladores estáticos y los sistemas venturi producen burbujas en un amplio rango de tamaños, mientras que las piedras porosas tienden a producir una distribución más estrecha de tamaños de burbujas para una condición de operación determinada. Como discutiremos en breve, este aspecto es importante.

El cervecero debe prestar especial atención a los aspectos de diseño sanitario de un sistema de carbonatación. Por ejemplo, ¿hay conexiones roscadas? Los accesorios roscados en cualquier lugar son inapropiados para el contacto con el producto. A menudo, la cerveza «suda» a través del elemento rociador hacia el lado del gas. Pueden ocurrir problemas microbiológicos a menos que haya una forma de limpiar y desinfectar a fondo también el lado del gas del elemento de rociado.

Con el tiempo, las piedras pueden ensuciarse con la cerveza o las partículas del producto (levadura, granos, turbios, rompehielos, etc.) o incluso con la corriente de gas. Se puede esperar una pérdida gradual en la eficiencia de la transferencia de masa a menos que la estructura de poros y el área de flujo de gas total disponible y la velocidad superficial se tengan en cuenta adecuadamente en el diseño del elemento de rociado.

Una tecnología radicalmente diferente que se introdujo en MillerCoors (anteriormente Miller Brewing Company) es un método de carbonatación sin burbujas que utiliza membranas microporosas hidrofóbicas. Aquí, el gas y el líquido se ponen en contacto íntimo sin que el gas se rompa en forma de burbujas. La lógica de control de avance simple permite una precisión exquisita en la carbonatación sobre la marcha, ya que la bebida se envía directamente a una línea de envasado. A pesar del atractivo, las membranas se ensucian con facilidad, no pueden soportar condiciones de limpieza y desinfección estrictas, y son costosas de reemplazar.

Tecnología xFlow

QuantiPerm introdujo la línea xFlow de sistemas de carbonatación de «flujo cruzado» robustos y económicos en 2006. Aunque los sistemas han evolucionado en varias versiones para satisfacer las necesidades específicas del segmento de mercado, la base de la tecnología xFlow es una aleación de acero inoxidable cuidadosamente preparada y sinterizada a medida. tubo con una distribución de tamaño de poro muy precisa. El control de la distribución del tamaño de los poros en una banda estrecha permite la creación de burbujas finas de tamaño uniforme.

La uniformidad del tamaño es importante para minimizar un proceso llamado desproporción de burbujas. La desproporción se refiere al proceso por el cual las burbujas de gas más grandes crecen aún más al «aspirar» el gas disuelto del líquido a expensas de las burbujas pequeñas, porque la energía es termodinámicamente favorable. Las burbujas pequeñas son aplastadas y forzadas a disolverse (lo que en sí mismo es deseable), pero luego la presencia de burbujas más grandes conduce esencialmente a una pérdida neta de gas disuelto en las burbujas más grandes. Las burbujas más grandes se elevan rápidamente en el espacio superior, llevándose consigo sabores preciosos.

El sistema xFlowFRC relaciona directamente la tasa de inyección de gas en tiempo real. El operador especifica el objetivo de carbonatación, que determina la relación de inyección real. Si bien prácticamente no existe un límite superior para el tamaño de estos sistemas, las unidades estándar pueden manejar entre 5 y 75 gpm de flujo de cerveza. Estas unidades son muy versátiles y se pueden utilizar en una variedad de configuraciones. Por ejemplo, en la opción más simple, la cerveza del tanque brillante o un tanque puede simplemente recircular a través del sistema xFlow. El usuario ingresa la cantidad total de producto que necesita ser carbonatado y el nivel de carbonatación deseado. Pueden agregar cualquier nivel de carbonatación deseado, desde niveles subliminales como 0.01 volúmenes hasta 8 o 10 volúmenes. La unidad funciona durante varios minutos, según el caudal de líquido utilizado, y apaga automáticamente la carbonatación y hace sonar una alarma.

Big Watt Cold Beverage en Minneapolis, Minnesota, usando xFlow para la nitrogenación.

Alternativamente, el sistema xFlow se puede usar como un sistema de carbonatación en línea de un solo paso ubicado en cualquier lugar aguas arriba del tanque receptor de cerveza brillante. La filtración o clarificación se puede realizar antes o después de la carbonatación. Si se utiliza un clarificador centrífugo, el sistema xFlow detecta automáticamente las interrupciones en el flujo de líquido cada vez que el clarificador entra en modo de descarga de sólidos. En todos los demás momentos, se mantendrá automáticamente al día con las tasas de flujo de líquido en un verdadero algoritmo de control de relación de flujo.

El xFlow-Mini es un sistema de carbonatación independiente completo diseñado para operaciones más pequeñas. Generalmente, estos modelos están limitados a caudales máximos de 5 gpm.

xFlowMini en una planta de refrescos artesanales.

Directo a los rellenos

Todos los sistemas xFlow son muy versátiles en el sentido de que pueden usarse en un tanque de recirculación, de un solo paso a tanques brillantes. Con las mejoras recientes, ahora es posible carbonatar económicamente y enviar el producto directamente a una llenadora con los sistemas xFlow. Más allá de la cerveza, los productos como refrescos artesanales, cócteles y vinos que requieren altos niveles de carbonatación también se pueden carbonatar en línea y envasar directamente con los accesorios adecuados. Al reducir el espacio del tanque brillante y la huella de la planta de esta manera, se pueden lograr ahorros de costos significativos.

nitrogenación

Las cervezas de estilo nitro ahora representan una variedad significativa por derecho propio. Al igual que la carbonatación, la tecnología xFlow es fácilmente aplicable para productos nitrogenados como cerveza, café, té y más.

Para infusiones de nitro bajo demanda, en las instalaciones, nuestro NitroBrew® Los sistemas ofrecen la solución perfecta. NitroBrew® infunde nitrógeno en la bebida muy por encima de 100 ppm, muchas veces mayor que las cervezas comerciales de nitro. La sustentabilidad ambiental es nuestra pasión; no hay consumibles con NitroBrew®. Nuestros consumidores evitan los cartuchos de gas desechables que contribuyen a la gran huella de carbono asociada con su fabricación y distribución. Esta es también una opción más limpia, ya que no hay cartuchos gastados que terminen en el vertedero. El ahorro en dólares es solo la guinda del pastel.

Por último, la tecnología xFlow de QuantiPerm también es aplicable a la desoxigenación, un tema para otro momento. Baste decir que los niveles de oxígeno disuelto en el líquido se pueden reducir fácilmente a niveles inferiores a 10 ppb. La tecnología de QuantiPerm ofrece este nivel de rendimiento a una fracción del costo en comparación con otras alternativas, como las tecnologías de desorción por vacío térmico (alto costo de energía, escalado) o la costosa pero frágil tecnología de membrana.

Para más información visite QuantiPerm o NitroBrew.

Referencias:

1. Rice, JF, Chicoye, E., Helbert, JR y Garver, J., Inhibición de la formación de volátiles de cerveza por presión de dióxido de carbono. 1977. Mermelada. Soc. Elaborar cerveza. Chem., 35:35–40, 1977
2. Nielsen, H., I. Hoybye-Hanse, D. Ibaek, BJ Kristensen y K. Synnestvedt. 1987. Fermentación a presión y carbonatación del mosto. tecnología P. Maestro cervecero. Asoc. Soy. 24, núm. 3: 90-94.
3. Nielsen, H., I. Hoybye-Hansen, D. Iboek y BJ Kristensen. 1986. Introducción a la fermentación a presión. Brygmesteren Tech. P. Maestro cervecero. Asoc. Soy. 43: 7-17.
4. Landaud, S., Latrille, E. y Corrieu, G. La presión superior y la temperatura controlan la relación alcohol/éster de fusel a través del crecimiento de la levadura en la fermentación de la cerveza. J. Inst. Elaborar cerveza. 2001. 107(2):10-7117
5. Sacerdote, Fergus G. y Graham G. Stewart. 2006. manual de elaboración de cerveza. Ciencia y tecnología de los alimentos. Boca Ratón, FL: Taylor & Francis / CRC Press.