Conserva el sabor y elimina el alcohol: el papel de los intercambiadores de calor en la elaboración de cerveza AF (Alcohol-free)
La popularidad de las cervezas y sidras con bajo contenido de alcohol y sin alcohol (AF) ha aumentado enormemente en los últimos años, impulsada por consideraciones de salud y sociales. Muchas de estas bebidas se producen de forma similar a las cervezas y sidras convencionales, por lo que los equipos necesarios, como los intercambiadores de calor, siguen siendo los mismos y deben tenerse en cuenta los mismos factores durante el proceso de selección.
IWSR prevé que el consumo mundial de bebidas análogas sin alcohol (incluidas la cerveza, el vino, los productos listos para beber y los destilados sin alcohol) crecerá un 36% en volumen entre 2024 y 2029, «alcanzando más de 18.000 millones de consumiciones de bebidas análogas sin alcohol».1 Market Research Future va más allá, sugiriendo que el mercado mundial de cerveza con bajo contenido de alcohol tendrá un valor de 36.220 millones de USD en 2035, con una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 6,12%.2 Esta tendencia se basa en el crecimiento observado en la década anterior, y Brewers of Europe señala que el consumo de cerveza con bajo contenido de alcohol y sin alcohol en todo el continente aumentó del 3,5% del mercado cervecero total en 2012 a algo más del 6% en 20213.
«Las bebidas análogas sin alcohol, como la cerveza y el vino sin alcohol, son una forma cada vez más popular de moderar el consumo de alcohol», explica Susie Goldspink, responsable de No & Low Alcohol en IWSR. «Al imitar el sabor y el aspecto de las bebidas alcohólicas, los consumidores que quieren moderar su consumo pueden participar plenamente en las ocasiones sin sentirse excluidos.»
Superar los retos de producción
Con un 93% del mercado europeo de bebidas con bajo contenido de alcohol y sin alcohol en términos de valor, la cerveza es la bebida más popular de este sector en crecimiento. Sin embargo, tradicionalmente ha sido difícil para los productores elaborar alternativas de cerveza con bajo contenido de alcohol y sin alcohol de alta calidad. Esto está cambiando ahora, y los cerveceros siguen dos enfoques principales, ambos con sus ventajas y desventajas. El primero consiste en limitar la formación de alcohol durante la fermentación, y el segundo en eliminar el alcohol una vez obtenida la cerveza.
Limitar la producción de alcohol durante la fermentación implica detener el proceso prematuramente, o utilizar una cepa específica de levadura (especialmente aquellas que son negativas para la maltosa) para limitar la fermentación. En el pasado, la falta de disponibilidad comercial, junto con las lagunas de conocimiento, suponían todo un reto. Sin embargo, en los últimos años se han conseguido importantes avances para superar las deficiencias de sabor y aroma de los métodos biológicos.
El método físico más habitual para eliminar el alcohol es la desalcoholización mediante destilación, ya sea con evaporación al vacío o con ósmosis inversa a través de una membrana. La tecnología asociada a las membranas ha avanzado considerablemente, pero la técnica sigue siendo cara y, por tanto, la utilizan principalmente las cervecerías de mayor tamaño. La destilación y evaporación al vacío requieren un control estricto de la temperatura para mantener la calidad, y suelen proporcionan el mejor resultado cuando se intenta reproducir el sabor de una cerveza estándar existente.
Además de los aspectos técnicos, históricamente, los factores de calidad asociados a las cervezas con bajo contenido de alcohol y sin alcohol, como el sabor, la sensación en boca y la vida útil, también han supuesto un reto, ya que muchos dependen directa o indirectamente del propio etanol, por lo que las mejores cervezas sin alcohol suelen formularse específicamente, ya que la levadura, el lúpulo y los edulcorantes pueden utilizarse en la receta para compensar la falta de alcohol.
El papel de los intercambiadores de calor
La creciente disponibilidad de mejores cepas de levadura hace que ahora sea posible obtener cervezas con bajo contenido de alcohol y sin alcohol de mejor sabor y mayor calidad, utilizando equipos estándar. Sin embargo, en general se reconoce que el diseño de la receta, el control del proceso y la gestión del envasado de las cervezas con bajo contenido de alcohol y sin alcohol son aún más importantes que en los productos tradicionales.
Para ello, el control de la temperatura es crucial en varias etapas clave. Por ejemplo, mantener temperaturas de maceración más altas (>72°C) y reducir el tiempo de maceración disminuirá la actividad de la beta-amilasa y la fermentación (y, por tanto, el nivel de alcohol en el producto final). Tras la ebullición, el mosto debe enfriarse rápidamente para evitar sabores desagradables causados por la producción de sulfuro de dimetilo (DMS) – normalmente se consigue reduciendo las temperaturas de ~95°C a ~12°C. Aquí pueden utilizarse intercambiadores de calor de placas y tubulares, pero los tubulares suelen tener una mayor capacidad y, por tanto, pueden enfriar el mosto más rápidamente.
Cuando se utiliza la destilación al vacío para eliminar el alcohol, son esenciales regímenes de temperatura específicos para evitar la formación de sabores desagradables no deseados. Los sistemas de evaporación basados en intercambiadores de calor, como la Serie HRS K de tubos corrugados, son ideales por la baja viscosidad y capacidad de ensuciamiento de la mayoría de las cervezas. El uso de agua refrigerada u otros refrigerantes también enfrían la cerveza fermentada antes de la maduración o el embotellado. De nuevo, los intercambiadores de calor son ideales para ello, ya que ofrecen altos niveles de control de temperatura, junto con un procesamiento continuo.
Como muchas cervezas con bajo contenido de alcohol y sin alcohol carecen de los inhibidores microbianos típicos presentes en la cerveza normal – además de carecer de los efectos conservantes del alcohol – la pasteurización es aún más importante. En particular, el uso de técnicas de pasteurización a Alta Temperatura y Corto Tiempo (HTST) ayudará a preservar el sabor refrescante tan característico de muchos de estos productos.
La pasteurización no solo garantiza la estabilidad microbiana y prolonga la vida útil, sino que, en la mayoría de los casos, ayuda a preservar el sabor del producto con el paso del tiempo. Tanto los intercambiadores de calor integrados, como la Serie HRS MI de tecnología multitubo de tubos corrugados, como los sistemas integrados – como la Serie HRS Thermblock – son ideales para esta etapa de la producción.
Los intercambiadores de calor también desempeñan un papel fundamental en el tratamiento de los residuos procedentes de la elaboración de cerveza. La digestión anaeróbica (AD) es una forma popular de tratar las aguas residuales y los lodos de las cervecerías, ya que suelen tener una alta concentración de levaduras y azúcares, lo que los convierte en una materia prima ideal. Los intercambiadores de calor tienen muchas aplicaciones en la AD, incluido el calentamiento del digestor, la pasteurización para que el digestato resultante pueda venderse como un valioso biofertilizante y la evaporación para reducir el contenido de agua del digestato.
Recuperación de energía y eficiencia energética
Muchas etapas del proceso de elaboración de cerveza también ofrecen excelentes oportunidades para recuperar calor (también conocido como regeneración de calor), ayudando a los cerveceros a aumentar la eficiencia energética mientras ahorran dinero y mejoran al mismo tiempo sus credenciales ecológicas.
Por ejemplo, el agua calentada (u otro medio de refrigeración) producida después de enfriar el mosto, suele tener una temperatura de alrededor de 80°C, lo que la hace ideal para precalentar el mosto macerado antes de la ebullición y reducir las necesidades energéticas totales del proceso de ebullición. Más adelante, la evaporación mediante intercambiadores de calor también es un método energéticamente eficiente para reducir el contenido de agua de los granos agotados, que posteriormente pueden utilizarse como alimento para animales o materia prima para bioenergía.
Recapturar y reutilizar el calor de otras fuentes (como el calor excedente de las operaciones de refrigeración o la capacidad sobrante de las calderas) es una forma eficaz de aumentar la capacidad o añadir un nuevo proceso de producción sin necesidad de realizar importantes inversiones en nuevas infraestructuras de calentamiento o energía. Dependiendo de la aplicación, se ha demostrado que los equipos de HRS Heat Exchangers recuperan hasta un 50 por ciento del calor que anteriormente se desperdiciaba, y que puede utilizarse para calentar agua, espacios o procesos, tratar residuos u otras aplicaciones térmicas.
Para tratar sobre las numerosas formas en que los intercambiadores de calor pueden utilizarse en la elaboración de cerveza convencional y con bajo contenido de alcohol y sin alcohol, así como para conocer los proyectos que HRS Heat Exchangers ha llevado a cabo en todo el mundo, contáctenos y analizaremos su propuesta.