Procedimiento de fabricación de mosto con consumo reducido de energía térmica y agua de proceso.

Procedimiento de fabricación de mosto con consumo reducido de energía térmica y agua de proceso que comprende las etapas de elaboración (OP 1),

filtración de la mezcla (OP 2), precalentamiento (OP 3), ebullición (OP 4 ) o formación (OP 4) y depuración (OP 8), clarificación (OP 5) y enfriamiento (OP 6) del mosto, caracterizado porque:

a. después del enfriamiento (OP 6) del mosto, por un agua de proceso, la temperatura del agua de proceso a la salida del intercambiador es superior a 90ºC,

b. el agua de proceso producida en la etapa (a) es almacenada,

c. el agua de proceso almacenada en la etapa (b) se utiliza para el precalentamiento (OP 3) del mosto

d. el agua de proceso producida en (c) se almacena luego se utiliza como agua de empaste para las operaciones de elaboración (OP 1) (y/o como agua de lavado de la torta de filtración (OP 2).

Procedimiento de fabricación de mosto con consumo reducido de energía térmica y agua de proceso.

Campo de la invención La presente invención se relaciona con un procedimiento optimizado de fabricación de mosto que permite una importante reducción de consumo de energía térmica así como una reducción significativa de consumo de agua de proceso por la utilización de intercambios térmicos óptimos entre mosto y agua de proceso.

La fabricación del mosto es una etapa necesaria para varias industrias, en particular en los campos de la cervecería, la destilería o cualquier otra industria relativa a la fabricación de extractos. La fabricación del mosto según los procedimientos clásicos puede ser realizada de manera discontinua (en lotes) o continua y comprende generalmente las etapas de elaboración (OP 1) , filtración de la pulpa (OP 2) , precalentamiento (OP 3) , ebullición (OP 4) , clarificación (OP 5) y enfriamiento (OP 6 y OP 7) del mosto. El procedimiento puede eventualmente comprender una etapa suplementaria de depuración (OP 8) situada antes o entre las etapas de clarificación (OP 5) y enfriamiento (OP 6 y OP 7) . Estas diferentes etapas de fabricación están representadas en la Figura 1.

La elaboración (OP 1) consiste en la hidratación de harina de cereal o cualquier otra fuente de almidón con agua de proceso a una temperatura generalmente comprendida entre 40º C y 65º C. Comúnmente esta temperatura se obtiene por mezcla de agua de proceso a temperatura ambiente y agua de proceso caliente (78-85º C) . La harina hidratada llamada pulpa es a continuación calentada progresivamente según un programa de calentamiento definido con el fin de convertir el almidón en extracto fermentable. La pulpa es calentada así hasta una temperatura generalmente comprendida entre 76 y 85º C antes de ser filtrada.

La filtración (OP 2) de la pulpa permite separar la parte soluble que contiene el extracto fermentable (mosto) y la parte insoluble (residuo) la operación de filtración comprende además una fase de “lavado” durante la cual es recolectado el extracto soluble contenido en el residuo. Comúnmente esta fase se realiza introduciendo en el filtro (filtro de prensa o filtro de cuba) el agua de proceso caliente (78-85º C) que se carga de extracto al contacto del residuo y es incorporada en el mosto.

El precalentamiento (OP 3) permite calentar el mosto así recolectado de su temperatura de recolección (76-85º C) a la temperatura de ebullición local (100º C al nivel del mar) .

La ebullición (OP 4) del mosto durante un período determinado, generalmente de 60 a 90 minutos, tiene por objetivos principales la esterilización del mosto, coagulación de proteínas (turbidez) , isomerización del lúpulo y eliminación de compuestos volátiles o de compuestos volátiles indeseables. En las cubas de ebullición tradicionales, el mosto está en ebullición en períodos alternantes de ebullición “calma” y períodos de ebullición “vivo”.

La clarificación (OP 5) del mosto en ebullición permite separar la parte soluble que contiene el extracto fermentable y la parte insoluble (turbidez) formada durante la ebullición.

El enfriamiento (OP 6 y 7) del mosto de su temperatura de clarificación a la temperatura de fermentación, generalmente comprende entre 5 y 20º C es una operación que se efectúa comúnmente en un intercambiador de calor alimentado por una parte del el mosto caliente que es enfriado, de otra parte por el agua de proceso a temperatura ambiente o enfriada, que es calentada comúnmente a una temperatura de 78-85º C. Esta operación puede opcionalmente ser completada por enfriamiento suplementario del mosto (OP 7) con la ayuda de un fluido termoportador, en función de la temperatura del mosto deseado.

El agua de proceso caliente (78-85º C) producida en el curso del enfriamiento del mosto se almacena comúnmente en un depósito regulador con miras a ser incorporada en el curso de las operaciones de elaboración (OP 1) y filtración (OP 2) , así como para los enjuagues después de las transferencias de cuba a cuba. No obstante la cantidad de agua de proceso caliente así producida es de manera habitual netamente excesiva, del orden de aproximadamente 150%, en comparación con la cantidad de agua de proceso requerida para la fabricación del mosto. Esta situación conduce por lo tanto habitualmente a excedentes de producción de agua de proceso caliente que representa para el productor una pérdida de agua y de energía.

La fabricación del mosto requiere varias etapas de calentamiento y enfriamiento fuertemente consumidoras en agua y en energía. Con el fin de reducir los costos de explotación, varios procedimientos de recuperación de energía se han desarrollado en el pasado y se relacionan principalmente con la etapa de ebullición del mosto que es una de las partidas

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más generadoras de energía. Varios de estos métodos de recuperación de energía se detallan por ejemplo en EBC Manual of Good Practice (vol. 9, 2002, Wort boiling and clarification, §4.6) .

Uno de los métodos más corrientes es de tipo Pfaduko (Pfannen Dunst Kondensator) ; que consiste en un intercambio de calor por condensación de vapores de agua producida durante la ebullición (OP 4) y requiere en general la utilización de condensadores de vapor colocados a nivel del camino de la cuba de ebullición. La energía se transmite a través de un intercambiador de calor alimentado por una parte por el vapor de la cuba de ebullición que se condensa, y por otra parte por un agente termoportador que es la mayor parte del tiempo un agua suavizada o pasada por ósmosis. El agente termoportador es posteriormente almacenado en uno o varios depósitos utilizados como lotes de energía (en donde EST que quiere decir energy storage tank) . El agente termoportador a baja temperatura, habitualmente del orden de 78 a 85º C, es así extraído en la parte baja del depósito de almacenamiento de energía, calentado a través del condensador de vapor hasta una temperatura habitualmente comprendida entre 97 y 99º C y reintroducido hacia lo alto del tanque de almacenamiento de energía.

El depósito de almacenamiento de energía es así “cargado” en el curso de la operación de ebullición del mosto.

Luego esta energía es restituida al producto en el curso de la operación de precalentamiento (OP 3) del mosto. La energía es transmitida a través de un intercambiador de calor alimentado por una parte por el mosto filtrado que es recalentado a una temperatura próxima a su temperatura de ebullición, y por otra parte por el agente termoportador que circula en bucle formado sobre el tanque de almacenamiento de energía con estratificación. El agente termoportador a alta temperatura, generalmente del orden de 97 a 99º C, es así tomado desde lo alto del tanque de almacenamiento de energía, eventualmente sobrecalentado con la ayuda de vapor, luego cede su calor en el precalentamiento del mosto y es reintroducido en la parte baja del tanque de almacenamiento de energía a una temperatura habitualmente comprendida entre 78 y 85º C.

El tanque de almacenamiento de energía es así “descargado” en el curso de la operación de precalentamiento (OP 3) del mosto.

La circulación del agente termoportador sigue así un ciclo de calentamiento y enfriamiento que permiten la transferencia y la recuperación de energía.

Este dispositivo de recuperación de energía en bucle cerrado por agente termoportador permite reducir el consumo de energía térmica necesaria para la fabricación del mosto aproximadamente a 25%. No obstante este dispositivo no reduce de ninguna manera el excedente de producción de agua de proceso caliente.

Algunos constructores han recientemente desarrollado soluciones de recuperación de energía que permiten, además de la recuperación de calor a nivel de la cuba de ebullición evocado precedentemente, una recuperación de calor suplementaria a nivel del enfriamiento del mosto. Una tal mejora se describe en la solicitud WO 2011/76410. Con este fin, además de ser calentado en el curso de la operación de ebullición (OP 4) , el agente termoportador es igualmente recalentado en el curso de la operación de enfriamiento (OP 6) del mosto.

La energía es por lo tanto captada en el curso de enfriamiento del mosto a través de un intercambiador de calor alimentado de una parte por el mosto caliente que se enfría a una temperatura de 98-99º C hasta una temperatura de 79-82º C, y por otra parte... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de mosto con consumo reducido de energía térmica y agua de proceso que comprende las etapas de elaboración (OP 1) , filtración de la mezcla (OP 2) , precalentamiento (OP 3) , ebullición (OP 4 ) o formación (OP 4) y depuración (OP 8) , clarificación (OP 5) y enfriamiento (OP 6) del mosto, caracterizado porque:

a. después del enfriamiento (OP 6) del mosto, por un agua de proceso, la temperatura del agua de proceso a la salida del intercambiador es superior a 90º C,

b. el agua de proceso producida en la etapa (a) es almacenada,

c. el agua de proceso almacenada en la etapa (b) se utiliza para el precalentamiento (OP 3) del mosto

d. el agua de proceso producida en (c) se almacena luego se utiliza como agua de empaste para las operaciones de elaboración (OP 1) (y/o como agua de lavado de la torta de filtración (OP 2) .

2. Procedimiento de fabricación de mosto según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende una etapa de calentamiento complementario del agua de proceso obtenida después de la etapa (a) .

3. Procedimiento de fabricación del mosto según la reivindicación precedente, caracterizado porque el calentamiento complementario se efectúa por intercambio de calor durante la depuración por vapor (OP 8) .

4. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el procedimiento comprende una operación de sobrecalentamiento del agua de proceso almacenada en la etapa (b) a una temperatura comprendida entre 103 y 105º C.

5. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque durante la etapa (a) , el agua de proceso a la salida del intercambiador tiene una temperatura comprendida entre 95º C y 99º C.

6. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la etapa (b) el agua de proceso es almacenada a una temperatura comprendida entre 95 y 99º C.

7. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque durante la etapa (c) la temperatura de agua de proceso a la salida del intercambiador está comprendida entre 78º C y 85º C.

8. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el agua de proceso almacenada en la etapa (d) se utiliza como agua de empaste y agua de lavado de la torta de filtración.

9. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el procedimiento comprende una etapa de enfriamiento del agua de proceso almacenada en (d) a una temperatura comprendida entre 40 y 65º C.

10. Procedimiento de fabricación de mosto según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la primera etapa de enfriamiento del mosto se efectúa parcialmente antes y después de la clarificación (OP 5) del mosto de 99º C a 85º C antes de la clarificación y de 85º C a 30º C después de la clarificación.