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ES2563184T3 - Método y aparato de fermentación de cerveza - Google Patents

Método y aparato de fermentación de cerveza Download PDF

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ES2563184T3
ES2563184T3 ES13183455.8T ES13183455T ES2563184T3 ES 2563184 T3 ES2563184 T3 ES 2563184T3 ES 13183455 T ES13183455 T ES 13183455T ES 2563184 T3 ES2563184 T3 ES 2563184T3
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ES
Spain
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vessel
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extract
yeast
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ES13183455.8T
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English (en)
Inventor
Mikkel Nordkvist
John Kyle Dorton
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Alfa Laval Corporate AB
Original Assignee
Alfa Laval Corporate AB
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Publication date
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    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
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Abstract

Un método de fermentación de cerveza, que comprende las etapas de: - introducir (31) mosto y levadura en una vasija (2) para iniciar un proceso de fermentación, formando el mosto y la levadura un contenido de vasija (3); - medir (32) con un dispositivo de medición en línea (100), un primer valor del extracto (A) que es representativo de un nivel de extracto (E) del contenido de vasija (3); - controlar automáticamente (35) un dispositivo de mezclado (6, 7) dependiente del primer valor del extracto (A), para extraer el contenido (3) de la vasija (2) y reinyectarlo a la vasija (2) para efectuar el mezclado del contenido de vasija (3).

Description

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DESCRIPCION
Metodo y aparato de fermentacion de cerveza Campo tecnico
La invencion se refiere a un metodo de fermentacion de cerveza, y a un aparato de fermentacion de cerveza. Mas especlficamente, la invencion se refiere al aumento de la eficacia de los fermentadores de cerveza que funcionan por agitacion del contenido.
Antecedentes
La practica moderna de elaboracion de cerveza implica normalmente fermentacion en grandes tanques cilindro- conicos, aunque se usan tambien tanques de otras geometrlas. Se produce mosto en la sala de coccion y se transfiere al tanque de fermentacion, enfriandose y aireandose durante el trayecto. Tambien, normalmente se anade levadura (adicion puntual) al mosto en llnea hacia el tanque, lo que significa que la levadura se anade al mosto cuando el mosto se conduce a traves de una tuberla de alimentacion al tanque. El proceso de fermentacion real implica la conversion del extracto fermentable (azucar) en el mosto, mediante la levadura, en etanol, CO2 y un numero de compuestos aromaticos. Durante el proceso, se forman tambien dicetonas vecinales (VDK) a partir de un precursor excretado por la levadura. Para evitar producir cerveza con sabores indeseables, las VDK deben reducirse por la levadura a niveles suficientemente bajos, dependiendo del tipo de cerveza, antes de que el contenido del tanque pueda enfriarse y transferirse a una vasija de almacenamiento o dejarse en el tanque hasta su filtracion. La mayor parte de la levadura se retira del fermentador, ya sea cuando se alcanza una baja concentracion de extracto, pero antes del enfriamiento (recogida en caliente), o despues del enfriamiento a una temperatura especificada (recogida en frlo).
Tradicionalmente, la fermentacion de la cerveza ha dependido de la mezcla por desprendimiento de burbujas de CO2 y por la conveccion natural generada por las camisas de enfriamiento que se usan para retirar el calor de reaccion. Sin embargo, la produccion a escala comercial en fermentadores cilindro-conicos, muestra que, sin una mezcla forzada, hay una fase inicial antes de que comience la generacion de CO2 donde la levadura se distribuye heterogeneamente, sedimentando la mayorla de sedimentos de la levadura en el cono despues de que se hayan consumido aproximadamente un 60 % de los azucares fermentables. Recientemente, se ha propuesto un numero de sistemas de mezclado basados en la recirculacion de una parte del contenido del tanque y su reinyeccion en la masa de llquido a traves de un dispositivo de boquilla para generar el mezclado, distribuyendo mejor de esta manera la levadura y conduciendo a un tiempo de fermentacion mas corto.
Aun asl, la supervision del nivel de extracto, es decir, la cantidad de azucar fermentable en el mosto, y de VDK, se basa en un muestreo manual y la medicion de estas variables en un laboratorio, y la decision de cuando mezclar y cuando no mezclar normalmente esta controlado por una secuencia temporizada mientras que los acontecimientos clave, tales como inicio o parada de la recogida e inicio del enfriamiento, se desencadenan basandose en los resultados de las mediciones de laboratorio.
El documento WO2007085880 describe una idea para optimizar un modelo fenomenologico para representar el comportamiento de un fermentador, que como tal usa un enfoque basado en logica difusa para actualizar los parametros del modelo para hacer coincidir las predicciones del modelo con los datos de la planta. Tales enfoques basados en logica difusa usan procesos de ensayo y error que implican calibrar diversos parametros basandose en mediciones en llnea en una unidad de fermentacion para controlar automaticamente algunas caracterlsticas; temperatura, ajuste de la velocidad del agitador, etc. La idea es almacenar tanto las mediciones en llnea como los resultados del analisis de laboratorio en un ordenador conectado al sistema de control de la planta, y realizar un recalibrado de parametros de forma iterativa para reducir la falta de coincidencia entre los datos de la planta y el calculo del modelo.
En numerosos documentos de patente se han propuesto otras sugerencias de usar mediciones de parametros para controlar el proceso de fermentacion.
El documento DE3927856 describe de forma general como las mediciones en llnea durante la fermentacion pueden regular, por ejemplo, la agregacion, el calentamiento y el enfriamiento.
El documento US4959228 describe una medicion en llnea de la densidad relativa durante la fermentacion en una vasija de mezclado.
El documento US20030008340 describe como se usa un biosensor para mediciones en llnea para acortar potencialmente el tiempo de fermentacion de la cerveza.
El documento CN1733881 describe un metodo de supervision en llnea para un proceso de fermentacion de cerveza.
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El documento US7078201 describe como se supervisa un potencial de reduccion de oxidacion para disminuir un tiempo de fermentacion.
Sin embargo, aun se cree que los procesos de fermentacion sugeridos hasta la fecha pueden optimizarse y que hay cabida para un aumento de la eficacia en las diferentes etapas del proceso.
Sumario
Un objeto de la invencion es proporcionar una mejora de las tecnicas descritas anteriormente y la tecnica anterior. De esta manera, la invencion se refiere a un metodo para obtener fermentacion de cerveza automatizada. Mas especlficamente, algunas realizaciones de la invencion proponen el uso de sensores en llnea, es decir, sensores conectados para realizar mediciones del mosto presente en la vasija, que no requieren que las muestras se extraigan de la vasija de fermentacion y se lleven a un laboratorio para su analisis. Ademas, los datos recuperados por este montaje de sensores se usan para el control automatico del proceso de fermentacion.
De acuerdo con un primer aspecto, la invencion se refiere a un metodo para la fermentacion de cerveza, que
comprende las etapas de:
- introducir el mosto y la levadura en una vasija para iniciar un proceso de fermentacion, formando el mosto y la levadura el contenido de una vasija;
- medir, con un dispositivo de medicion en llnea, un primer valor del extracto, que es representativo de un nivel de extracto del contenido de la vasija;
- controlar automaticamente un dispositivo de mezclado dependiente del primer valor del extracto, para extraer un contenido de la vasija y reinyectarlo en la vasija para efectuar el mezclado del contenido de la vasija.
En una realizacion, la etapa de controlar el dispositivo de mezclado comprende las etapas de:
- determinar un primer nivel de un parametro de proceso, del proceso de fermentacion, al cual iniciar la recogida;
- determinar un segundo nivel del parametro de proceso al cual se detiene el mezclado;
- supervisar el parametro de proceso;
- desconectar automaticamente el dispositivo de mezclado cuando el parametro de proceso ha alcanzado el segundo nivel.
En una realizacion, el parametro de proceso es el tiempo y el primer nivel es un punto futuro en el tiempo determinado:
- midiendo el primer valor del extracto en un primer punto en el tiempo y un segundo valor del extracto que es representativo de un nivel de extracto del contenido de la vasija en un segundo punto en el tiempo durante el proceso de fermentacion;
- extrapolando linealmente el primer y segundo valores del extracto en dos puntos en el tiempo, al punto futuro en el tiempo cuando el nivel del extracto alcanzarla un nivel de extracto predeterminado.
En una realizacion, el segundo nivel del parametro de proceso es un punto futuro en el tiempo que precede al primer nivel del parametro de proceso, y se determina:
- reduciendo el primer nivel mediante un periodo de tiempo predeterminado.
En una realizacion, el parametro de proceso es el extracto, y el segundo nivel del parametro de proceso es un valor mayor del extracto que el primer nivel del extracto.
En una realizacion, el metodo comprende la etapa de:
- iniciar la recogida, cuando se determina que se ha alcanzado el primer nivel del parametro de proceso.
En una realizacion, el metodo comprende las etapas de:
- recoger mediante retirada sucesiva de levadura de la vasija;
- medir un nivel de consistencia de levadura de la levadura retirada;
- detener automaticamente la recogida cuando se ha alcanzado una consistencia predeterminada de la levadura. En una realizacion, el metodo comprende las etapas de:
- detectar un nivel de llenado de la vasija;
- ajustar automaticamente el dispositivo de mezclado a un primer nivel de flujo cuando se ha detectado un primer nivel de llenado durante el llenado;
- aumentar automaticamente a un segundo nivel de flujo mas alto, cuando se ha detectado un segundo nivel de
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llenado mas alto durante el llenado.
En una realizacion, el metodo comprende las etapas de:
- medir, con el dispositivo de medicion en llnea, un nivel de diacetilo total o de VDK total del contenido de la vasija;
- iniciar automaticamente el enfriamiento rapido del contenido de la vasija cuando ocurren ambos
i. una tasa de cambio del primer valor del extracto ha caldo por debajo de un nivel predeterminado, y
ii. un nivel de diacetilo total o de VDK total ha caldo por debajo de un nivel predeterminado.
En una realizacion, el metodo comprende la etapa de:
- ajustar automaticamente el dispositivo de mezclado a un tercer nivel de flujo para ayudar en la conversion de diacetilo.
En una realizacion, el metodo comprende la etapa de:
- ajustar automaticamente el dispositivo de mezclado a un cuarto nivel de flujo para ayudar en el enfriamiento cuando se inicia el enfriamiento rapido.
En una realizacion, el dispositivo de medicion en llnea comprende un sensor conectado a la vasija para detectar la reflexion total atenuada por espectroscopla de infrarrojo medio del contenido de la vasija para obtener el primer valor del extracto.
De acuerdo con un segundo aspecto, la invencion se refiere a un aparato de fermentacion de cerveza, que comprende una vasija para contener un contenido de la vasija que comprende una mezcla de al menos mosto y levadura durante un proceso de fermentacion, un dispositivo de medicion en llnea que incluye un sensor conectado a una vasija para tener una medicion de un primer valor del extracto que es representativo de un nivel de extracto del contenido de la vasija, un dispositivo de mezclado configurado para extraer el contenido de la vasija y reinyectarlo a la vasija para el mezclado del contenido de la vasija, comprendiendo el dispositivo de medicion en llnea un dispositivo de control para controlar automaticamente al menos el dispositivo de mezclado dependiendo de al menos el primer valor del extracto.
En una realizacion, el sensor esta conectado a la vasija para detectar la reflexion total atenuada por espectroscopla de infrarrojo medio del contenido de la vasija, para obtener el primer valor del extracto del contenido de la vasija.
En una realizacion, el dispositivo de control comprende una unidad de procesamiento de datos, y una memoria de datos no transitorios que contiene datos de control para su ejecucion por la unidad de procesamiento, con lo cual el dispositivo de control esta configurado para controlar el aparato para realizar una cualquiera de las etapas esbozadas en las realizaciones del metodo anteriores.
Otros objetivos, caracterlsticas, aspectos y ventajas adicionales de la invencion resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada, as! como de los dibujos.
Dibujos
Las realizaciones de la invencion se describiran ahora a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquematicos adjuntos, en los que
la Fig. 1 es una vista lateral de un aparato de fermentacion,
la Fig. 2 muestra un diagrama de medicion en llnea del extracto real,
la Fig. 3 muestra un diagrama de flujo de una representacion general de la invencion,
la Fig. 4 muestra un diagrama de flujo del control de mezclado durante el llenado de la vasija,
la Fig. 5 muestra un diagrama de flujo del control de mezclado antes de la recogida,
la Fig. 6 muestra un diagrama de flujo del control de mezclado antes y durante el enfriamiento, y
la Fig. 7 muestra un diagrama de una curva de fermentacion del sensor en llnea, en la que se indican los
acontecimientos de control de mezclado para un proceso de fermentacion.
Descripcion detallada
En general, la invencion propone la automatizacion de un proceso de fermentacion de cerveza basandose en la medicion de un sensor en llnea de los valores del parametro de proceso para el contenido de fermentacion. Se describiran con mas detalle las realizaciones relacionadas con la determination del extracto real o aparente. El nivel de extracto en un fermentador de cerveza puede medirse directamente, o puede deducirse por una medicion de, por ejemplo, la densidad relativa, la concentration de alcohol, el volumen de gas CO2 que sale del fermentador o cualquier otra variable dependiente del tiempo que se correlacione con y que sea representativa del extracto real o
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aparente. El extracto real es una medida de los azucares que se fermentan y tiene en cuenta los efectos de reduccion de densidad del alcohol, y puede calcularse a partir de las densidades inicial y final. En una realizacion del proceso, el extracto real se mide directamente usando un metodo basado en reflexion total atenuada por espectroscopla de infrarrojo medio. Esto proporciona un beneficio claro sobre el uso tradicional en el laboratorio de hidrometros y similares, y permite la medicion en llnea. El extracto real normalmente cae dentro del intervalo de 0-25° P (Plato) durante el transcurso de la fermentacion.
Algunas realizaciones pueden emplear tambien medicion en llnea de la concentracion o consistencia de la levadura durante la recogida de la levadura, es decir, la retirada de la levadura. Aunque la levadura retirada inicialmente puede tener una consistencia en el intervalo de 70-80 %, esta cae durante la recogida hasta que se alcanza un valor de corte.
Puede realizarse tambien la medicion en llnea de diacetilo total (diacetilo y su precursor) o de la concentracion de VDK total. Los precursores inmediatos incluyen, por ejemplo, a-acetolactato (AL). Normalmente, la VDK total deberla estar en el intervalo de 50-200 ppb antes de que pueda tener lugar el enfriamiento y los procesos posteriores.
La medicion en llnea se realiza con el fin de hacer funcionar un dispositivo de mezclado configurado para mezclar el contenido de la fermentacion. Preferentemente, el dispositivo de mezclado incluye un dispositivo de mezclado por chorro, que funciona mediante la extraccion de llquido con una bomba desde la vasija y su reinyeccion en la masa del llquido a traves de un dispositivo de boquilla. El dispositivo de boquilla, que comprende una o mas boquillas, esta situado dentro de la vasija y puede estar basado en boquillas convencionales o de tipo venturi. Ademas, las boquillas pueden ser estacionarias. Como alternativa, se emplea un dispositivo de boquillas rotatorias.
La velocidad lineal que sale de dicha boquilla (calculada en la salida de la boquilla y para una boquilla "externa" de tipo venturi) puede estar el intervalo de 5-40 m/s.
El proceso propuesto comprende tambien un dispositivo de control que, basandose en las mediciones en llnea, es capaz de controlar el dispositivo de mezclado. Especlficamente, el dispositivo de control esta configurado para ajustar la velocidad lineal de un dispositivo de mezclado de chorro, y conectar y desconectar el dispositivo de mezclado de chorro basandose en las mediciones que se refieren al nivel de extracto, y posiblemente tambien basandose en mediciones que se refieren a VDK total y consistencia de la levadura. El dispositivo de control puede tambien disponerse para desconectar el dispositivo de mezclado automaticamente para permitir la recogida, y poner en marcha y detener una bomba que se usa para la retirada del cultivo de levadura. La puesta en marcha de la bomba puede desencadenarse mediante la medicion del extracto en el caso de recogida en caliente, y la detencion de la bomba puede estar basada en la medicion de la consistencia de la levadura en una llnea de recogida de levadura, que es una llnea configurada para extraer la levadura de la vasija.
En una realizacion, los sensores para medir el extracto y diacetilo/VDK total se incorporan en un sistema de medicion centralizado en el cual las muestras se extraen automaticamente de los fermentadores individuales en una red de fermentadores y se envlan a traves de una tuberla en la que los sensores estan instalados en llnea, necesitando as! menos sensores que si los sensores estuvieran instalados en cada tanque.
Se describiran ahora realizaciones ejemplares con referencia a los dibujos.
La Fig. 1 ilustra esquematicamente un aparato 1 de fermentacion de cerveza. Debe observarse que los miembros incorporados del aparato fermentador 1 se ilustran simplemente basandose en un proposito funcional. El aparato 1 comprende una vasija 2, preferentemente de forma cilindro-conica, como se ilustra. La vasija 2 esta configurada para contener una mezcla 3 del contenido de la vasija de al menos mosto y levadura durante un proceso de fermentacion que tiene lugar en la vasija 2. Normalmente, una planta de fermentacion tiene un numero de vasijas o tanques, que funcionan en paralelo, pero la invencion se describira solo para una vasija para simplificar.
La vasija 2 tiene al menos un puerto 4 dispuesto su parte inferior que, mediante un sistema de valvulas 5, conecta el interior de la vasija 2 a una o mas tuberlas 11 (conductos) para alimentar o llenar la vasija 2. Asimismo, el aparato 1 incorpora un dispositivo de mezclado que esta dispuesto para extraer el contenido de la vasija 2 y despues reinyectar el contenido en la vasija 2, para proporcionar la agitacion del contenido 3 de la vasija 2 por recirculacion del contenido 3. El dispositivo de mezclado incluye una bomba 6 conectada para extraer el contenido de vasija 3 por el puerto 4 de la vasija, y un dispositivo de boquilla 7 dispuesto dentro de la vasija 2, preferentemente a una altura fija respecto a la parte inferior de la vasija 2. El dispositivo de mezclado 6, 7 puede incluir tambien un caudallmetro 8 que esta configurado para medir un caudal de fluido proporcionado de vuelta a la vasija a traves del dispositivo de boquilla 7. El dispositivo de boquilla 7 puede ser un dispositivo de mezclado de chorro de cualquier tipo como se ha descrito anteriormente. El caudallmetro 8 puede estar dispuesto en un bucle de control 80 junto con la bomba 6. La bomba 6 se denomina tambien "bomba de mezclado" 6.
Se incorpora un dispositivo de medicion en llnea 100 para medir un primer valor del extracto del contenido de vasija 3, cuando el contenido de vasija 3 esta presente en la vasija 2. El dispositivo de medicion en llnea 100 incluye un sensor 9 que esta conectada a la vasija 2 y configurado para detectar una variable dependiente del tiempo del
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proceso de fermentacion en la vasija 2. La variable dependiente del tiempo se correlaciona directamente con y, por lo tanto, es representativa del nivel de extracto del contenido de vasija 3. El sensor 9 esta conectado a un dispositivo de control 10, que es parte del dispositivo de medicion en llnea 100 y que recibe las senales de medicion desde el sensor 9 y realiza los calculos para proporcionar las senales de control para el proceso de fermentacion.
Como se ha explicado anteriormente, el muestreo del extracto ha sido historicamente un proceso engorroso y, en un alto grado, manual. En lugar de extraer el contenido de la vasija y ensayarlo para su nivel de extracto, se propone aqul emplear el sensor 9 en combination con el dispositivo de control 10. El sensor 9 puede estar configurado para medir, por ejemplo, la concentration de alcohol o gas CO2 que sale de la vasija 2, o cualquier otra variable que pueda correlacionarse con el nivel de extracto del contenido de vasija 3.
En una realization, el sensor 9 comprende un sensor optico que emplea reflexion total atenuada (ATR). Los sensores que emplean ATR incluyen un cristal optico y hacen uso de una propiedad de reflexion interna total en el cristal. La luz se inyecta en un extremo del cristal a un angulo adecuado para una superficie delantera, y despues se deja que se propague por reflexion interna total dentro del cristal, hasta un extremo de salida, donde se recoge la luz. Poniendo la superficie delantera en contacto con el contenido de vasija 3 que se quiere ensayar, la cantidad y caracter de la luz que pasa al detector se vera afectada o atenuada. En los puntos de reflexion en la interfaz entre la superficie delantera del cristal y el contenido de vasija 3, se genera una onda evanescente. La onda evanescente se estira como maximo unos cuantos pm en el contenido de vasija 3, determinandose el valor exacto por la longitud de onda de la luz, el angulo de incidencia y los Indices de refraction para el cristal ATR y el contenido de vasija 3. La atenuacion resultante es por tanto dependiente de las caracterlsticas opticas del contenido de vasija 3. Ademas, llevando a cabo este proceso para diferentes longitudes de onda, se obtiene un perfil caracterlstico para el contenido de vasija 3 detectada. Esto se realiza por espectroscopla de infrarrojo medio (MIR), que se ha demostrado que proporciona resultados de detection muy fiables cuando se aplica al contenido de una vasija como se describe en este documento, es decir, un fermentador que comprende mosto y levadura. El sensor 9 por si mismo puede ser cualquier sensor basado en ATR y MIR convencional adecuado.
Se ha encontrado que las mediciones realizadas mediante un sensor ATR MIR 9 se correlacionan directamente con el nivel de extracto.
La Fig. 2 ilustra la medicion en llnea del extracto real usando un sensor ATR MIR, en comparacion con mediciones de laboratorio del nivel de extracto. El ejemplo mostrado se mide en llnea usando el sensor 9 basado en ATR MIR en un fermentador a escala de production, con un volumen neto de 5000 hl. De acuerdo con una realizacion, el sensor 9 se monta en la pared de la vasija 2 aproximadamente a una altura media desde el puerto 4, a traves de una conexion de brida (no mostrada).
Volviendo a la Fig.1, el dispositivo de control 10 recibe los datos de medicion desde el sensor 9. El dispositivo de control 10 esta conectado ademas al menos al sistema de valvulas 5 y la bomba de mezclado 6. El dispositivo de control 10 comprende una unidad de procesamiento de datos 101, tal como un microprocesador, y una unidad de memoria de datos no transitorios 102 que contiene datos de control para controlar al menos el sistema de valvulas 5 y la bomba de mezclado 6. Debe entenderse que el dispositivo de control 10 puede incorporar, por tanto, un ordenador o PLC con un codigo de programa informatico asociado almacenado en la unidad de memoria 102. Aunque el dispositivo de control 10 se ilustra como presente al lado de la vasija 2, puede estar localizado alternativamente de forma central en una fabrica de cerveza que comprende varios aparatos de fermentacion como el aparato 1, y estar previsto para recibir senales de medicion a partir de multiples sensores 9 y analogamente previsto para enviar senales de control a las bombas y valvulas de multiples aparatos diferentes. Las llneas de la senal de medicion y las llneas de control y serialization, ilustradas por llneas discontinuas en la Fig. 1, pueden ser por cable o, como alternativa, inalambricas, tal como transmitidas por ejemplo por radio.
Se describira ahora un ejemplo de un proceso para controlar el fermentador. Debe observarse que no se describen en detalle todas las etapas del proceso de fermentacion de cerveza, puesto que el proceso de fermentacion de cerveza general como tal se conoce bien.
Haciendo referencia a la Fig. 3, el llenado de la vasija 2 se inicia en la etapa 31, es decir, el mosto y la levadura se introducen 31 en la vasija 2 para iniciar un proceso de fermentacion. El mosto y la levadura forman el contenido de vasija 3. El llenado puede realizarse, por ejemplo, a traves del conducto 11, mediante el sistema de valvulas 5. Puede incorporarse un caudallmetro 12 (vease la Fig. 1) para medir un flujo de contenido a la vasija 2. Puede proporcionarse un medio alternativo o adicional para medir un nivel de llenado F de la vasija 2 mediante las celulas de carga (no mostradas) en las que se suspende la vasija 2.
En la etapa 33, se mide un primer valor del extracto A que es representativo de un nivel de extracto E del contenido de vasija 3, mediante el sensor 9, durante el proceso de fermentacion. Como se ha mencionado, esta medicion se realiza preferentemente con un sensor ATR MIR 9, sobre el contenido 3 presente en la vasija 2.
En la etapa 35, el dispositivo de mezclado se controla basandose en las mediciones, de manera que proporciona el mezclado del contenido 3 en la vasija 2.
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Se explica una descripcion mas detallada de la etapa de llenado 31 con referenda a la Fig. 4, de acuerdo con una realizacion de la invencion. El proceso de llenado puede deducirse tambien a partir de la Fig. 7, que muestra un diagrama de diversos parametros durante el proceso de fermentacion.
En la etapa 311, se detecta un nivel de llenado F de la vasija. Esto puede llevarse a cabo por integracion usando datos del caudallmetro 12, mediante celulas de carga o por otros medios conocidos. Al comienzo del llenado, el dispositivo de mezclado 6, 7 esta desconectado.
La etapa 313 indica que, cuando se ha detectado un primer nivel de llenado F1 durante el llenado, el dispositivo de mezclado 6, 7 se ajusta automaticamente a un primer nivel de flujo W1. En una realizacion, el dispositivo de mezclado se pone en marcha un caudal correspondiente a una velocidad lineal de chorro de 5-20 m/s usando la bomba de mezclado 6, cuando el dispositivo de boquilla 7 esta cubierto por un volumen de mosto que es igual a una altura de mosto predeterminada, normalmente una altura correspondiente a 100-200 veces el diametro de la boquilla. Esto corresponde al punto temporal ti en la Fig.7, que ocurre al primer nivel de llenado F1. El nivel de llenado F esta indicado por la curva 71.
En la etapa 315, el nivel de flujo del dispositivo de mezclado aumenta entonces automaticamente a un segundo nivel W2, por ejemplo a una velocidad lineal de chorro de normalmente 10-30 m/s, cuando se ha detectado un segundo nivel de llenado mayor F2 durante el llenado. Esto corresponde al punto temporal t2 en la Fig. 7, que ocurre al nivel de llenado F2.
Se describira ahora con mayor detalle la etapa 35 para controlar el dispositivo de mezclado para una realizacion de la invencion, con referencia a la Fig. 5, para un proceso que funciona con recogida en condiciones "en caliente".
En la etapa 351, se determina un primer nivel P1 de un parametro de proceso P del proceso de fermentacion, en el cual iniciar la recogida. En una realizacion, el parametro de proceso P es o se correlaciona con el extracto E, y esta etapa se lleva a cabo seleccionando un nivel de extracto predeterminado E=P1 en el cual comenzara la recogida. Se describira adicionalmente a continuacion una realizacion alternativa.
En la etapa 353, se determina un segundo nivel P2 del parametro de proceso P en el cual se detiene el mezclado. La detencion del mezclado normalmente se realizara antes de la recogida, y el segundo nivel P2 del parametro de proceso P representa, por tanto, un nivel de extracto mayor E que el primer nivel P1.
En la etapa 355, se supervisa el valor del parametro de proceso P. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante la deteccion repetitiva usando el sensor ATR MIR 9 mencionado anteriormente, para determinar un nivel de extracto actual E.
En la etapa 357, el dispositivo de mezclado se desconecta automaticamente cuando el parametro de proceso P ha alcanzado el segundo nivel P2.
En la etapa 359, la recogida se inicia posteriormente cuando se determina que se ha alcanzado el primer nivel P1 del parametro de proceso P. Esta etapa se lleva a cabo preferentemente usando una bomba de recogida 13 (vease la Fig. 1), e implica la retirada sucesiva de levadura de la vasija 3.
En la etapa 361, se mide un nivel de consistencia de levadura Y de la levadura retirada. La medicion de la consistencia de la levadura se realiza mediante un detector 14 (vease la Fig. 1) por ejemplo midiendo la capacitancia, turbidez o cualquier otro metodo a partir del cual pueda deducirse la consistencia de la levadura.
En la etapa 363, la recogida se detiene automaticamente, cuando se ha alcanzado una consistencia de la levadura predeterminada Yt, que puede depender del tipo de cerveza que se esta elaborando.
Se describira ahora una variante de esta realizacion, que incluye tambien los cuadros conectados con las flechas de llnea discontinua en la parte derecha del diagrama de flujo de la Fig. 5.
Se hara referencia tambien a la Fig. 7, en la que el nivel de extracto E del contenido de vasija 3 se indica mediante la curva 72, y una senal de alcohol se indica por 73. En esta realizacion, el parametro de proceso P es el tiempo t, y el primer nivel P1 ajustado en la etapa 351 es un punto futuro en el tiempo t_E, en lugar de un nivel de extracto. Este punto futuro en el tiempo t_E, que constituye un punto diana en el tiempo para iniciar la recogida, se ajusta usando las mediciones del sensor 9.
En la etapa 3511, el valor del extracto E se detecta en dos puntos en el tiempo durante la fermentacion, midiendo el primer valor del extracto A en un primer punto en el tiempo tA, y un segundo valor del extracto B que es representativo de un nivel de extracto E del contenido de vasija 3 en un segundo punto en el tiempo tB. El valor del extracto E se mide preferentemente usando un sensor 9, para obtener los niveles de extracto correspondientes.
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En la etapa 3513, se realiza una extrapolacion lineal del nivel de extracto correspondiente A, B, en los dos puntos en el tiempo tA, tB, para el punto futuro en el tiempo ti_E cuando el extracto alcanzaria un nivel de extracto Kmite LE. El extracto limite LE se refiere al nivel al cual el valor del extracto se cierra asintoticamente, como puede observarse en la Fig.7, y representa el nivel de extracto que podria obtenerse si no quedara azucar fermentable.
En la etapa 3515, el segundo nivel P2 se ajusta tambien como un punto futuro en el tiempo t3, reduciendo el nivel del parametro de proceso tLE mediante un periodo de tiempo predeterminado AtLE, normalmente en el intervalo de 6-24 horas. En otras palabras, el segundo nivel t3 esta situado en el futuro cuando se calcula, pero viene antes que el primer nivel tLE.
Esta realizacion tiene la ventaja de requerir menos mediciones, y hace uso de calculos mediante el dispositivo de control 10 para establecer ciertos niveles de un parametro de proceso para supervisar el control del dispositivo de mezcla. Mas especificamente, haciendo estos calculos en un numero limitado de mediciones, el parametro de proceso a supervisar, con respecto a los niveles establecidos, puede ser simplemente el tiempo t. Los puntos adecuados en el tiempo tA, tB, cuando hay que realizar las mediciones para obtener los valores de nivel de extracto, se seleccionan preferentemente para que caigan con seguridad dentro de la parte de pendiente sustancialmente lineal de la curva de nivel de extraccion indicada en la Fig. 2, tal como para dar calculos fiables del tiempo tLE. Por supuesto, pueden hacerse mediciones en mas de dos puntos en el tiempo, para aumentar la precision, si fuera necesario.
En una realizacion, el mezclado del contenido de vasija 3 se realiza tambien durante la conversion de diacetilo, despues de la recogida. Este proceso se muestra en la Fig. 6.
En la etapa 365, el dispositivo de mezclado se ajusta automaticamente a un tercer nivel de flujo W3 para ayudar en la conversion de diacetilo cuando se ha detenido la recogida. En tal realizacion, el dispositivo de mezclado se pone en marcha en un punto en el tiempo t4, como se ve en la Fig.7, a un caudal como se mide por el caudalimetro 8, deducido por mediciones de presion, u obtenido durante la calibracion del sistema, correspondiente a una velocidad lineal de chorro de normalmente 10-25 m/s. Esta etapa de ajuste automatico del dispositivo de mezclado a un tercer nivel de flujo WE para ayudar en la conversion de diacetilo puede llevarse a cabo alternativamente antes de la recogida, en una realizacion que emplea recogida en condiciones en frfo.
En la etapa 367, se mide un nivel V de diacetilo total o VDK total para el contenido de vasija 3. Esta etapa puede llevarse a cabo mediante un dispositivo de medicion en linea 100, que incluye un biosensor 15 adecuado en la vasija, conectado al dispositivo de control 10.
En la etapa 369, el enfriamiento rapido del contenido de vasija 3 posteriormente se inicia automaticamente cuando la tasa de cambio del nivel de extracto, E', ha caido por debajo de un nivel predeterminado E'c, por ejemplo E'c =0,1- 0,2 °P (grados Plato) por dia, y el nivel V de diacetilo total o VDK total ha caido por debajo de un nivel predeterminado Vc, por ejemplo, Vc = 50-200 ppb. El enfriamiento continua hasta que se alcanza una temperatura terminal deseada. En una realizacion, la mezcla puede realizarse tambien durante el enfriamiento, para acelerar el proceso de enfriamiento rapido. El enfriamiento rapido normalmente se refiere a un enfriamiento del contenido de la vasija para permitir que sedimente cualquier levadura restante.
En la etapa 371, el dispositivo de mezclado se ajusta automaticamente a un cuarto nivel de flujo W4 para ayudar al enfriamiento, por ejemplo a una velocidad correspondiente a una velocidad lineal de chorro de normalmente 20-35 m/s. Preferentemente, el dispositivo de mezclado se detiene cuando se ha alcanzado una temperatura diana del contenido de vasija 3, si se ha realizado recogida en caliente, y no se desea retirar ninguna levadura adicional antes de la transferencia desde la vasija 2. De lo contrario, el mezclado durante el enfriamiento deberia detenerse a una temperatura que es mayor que la temperatura diana, aproximadamente 6-24 horas antes de alcanzar la temperatura diana. Si de lo contrario la recogida se lleva a cabo en condiciones "en frio", el mezclado durante el enfriamiento deberia detenerse a una temperatura que es mayor que la temperatura diana, aproximadamente a las 6-24 horas antes de alcanzar la temperatura diana, y la levadura deberia retirarse usando la bomba de recogida 13 hasta que se alcanza una consistencia de levadura deseada segun se mide, por ejemplo, por capacitancia, turbidez u otro metodo mediante el detector 14. Finalmente, la vasija 2 se vacia despues de un periodo de contention de un tiempo predeterminado a una temperatura diana.
En lo anterior, la invention se ha descrito con referencia a un numero de realizaciones en diversos grados de detalle. Debe observarse que otros detalles relacionados con un proceso de fermentation de cerveza los conoce bien el experto en la materia, y que la description anterior es suficiente para el tecnico experimentado en fermentacion para llevar a cabo la invencion. Asimismo, los ejemplos dados se proporcionan para mostrar el mejor modo conocido de la invencion, aunque son concebibles otras realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de fermentacion de cerveza, que comprende las etapas de:
    - introducir (31) mosto y levadura en una vasija (2) para iniciar un proceso de fermentacion, formando el mosto y la levadura un contenido de vasija (3);
    - medir (32) con un dispositivo de medicion en llnea (100), un primer valor del extracto (A) que es representativo de un nivel de extracto (E) del contenido de vasija (3);
    - controlar automaticamente (35) un dispositivo de mezclado (6, 7) dependiente del primer valor del extracto (A), para extraer el contenido (3) de la vasija (2) y reinyectarlo a la vasija (2) para efectuar el mezclado del contenido de vasija (3).
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que la etapa (35) de controlar el dispositivo de mezclado (100) comprende las etapas de:
    - determinar (351) un primer nivel (P1) de un parametro de proceso (P) del proceso de fermentacion, en el que iniciar la recogida;
    - determinar (353) un segundo nivel (P2) del parametro de proceso en el que detener el mezclado;
    - supervisar (355) el parametro de proceso (P);
    - desconectar automaticamente (357) el dispositivo de mezclado (6, 7) cuando el parametro de proceso (P) ha alcanzado el segundo nivel (P2).
  3. 3. El metodo de la reivindicacion 2, en el que el parametro de proceso (P) es el tiempo (t) y el primer nivel (P1) es un punto futuro en el tiempo (ti_E) que se determina:
    - midiendo (3511) del primer valor del extracto (A) en un primer punto en el tiempo (tA) y un segundo valor del extracto (B) que es representativo de un nivel de extracto (E) del contenido de vasija (3) en un segundo punto en el tiempo (tB) durante el proceso de fermentacion;
    - extrapolando linealmente (3513) el primer (A) y el segundo (B) valores del extracto en los dos puntos en el tiempo (tA, tB), al punto futuro en el tiempo (Tle) cuando el nivel de extracto alcanzarla un nivel de extracto predeterminado.
  4. 4. El metodo de la reivindicacion 3, en el que el segundo nivel (P2) del parametro de proceso es un punto futuro en el tiempo (t3) que precede al primer nivel (t_E) del parametro de proceso, y se determina:
    - reduciendo (3515) el primer nivel (t_E) mediante un periodo predeterminado de tiempo (Me).
  5. 5. El metodo de la reivindicacion 2, en el que el parametro de proceso (P) es el extracto (E), y el segundo nivel (P2) del parametro de proceso es un valor mayor del extracto que el primer nivel (P1) de extracto.
  6. 6. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2-5, que comprende la etapa de:
    - iniciar la recogida (359), cuando se determina que se ha alcanzado el primer nivel (t_E) del parametro de proceso.
  7. 7. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de:
    - recoger (359) mediante retirada sucesiva de la levadura de la vasija (3);
    - medir (361) un nivel de consistencia de la levadura (Y) de la levadura retirada;
    - detener automaticamente (363) la recogida cuando se ha alcanzado una consistencia de levadura predeterminada (Yt).
  8. 8. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de:
    - detectar (311) un nivel de llenado de la vasija (2);
    - ajustar automaticamente (313) el dispositivo de mezclado (6, 7) a un primer nivel de flujo (W1), cuando se ha detectado un primer nivel de llenado (F1) durante el llenado;
    - aumentar automaticamente (315) a un segundo nivel de flujo mayor (W2), cuando se ha detectado un segundo nivel de llenado mayor (F2) durante el llenado.
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, que comprende las etapas de:
    - medir (367), con el dispositivo de medicion en llnea (100), un nivel (V) de diacetilo total o de VDK total del contenido de vasija (3);
    - iniciar automaticamente (369) el enfriamiento rapido del contenido de vasija (3) cuando ocurren ambos de
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    i. una tasa de cambio del primer valor del extracto (A) ha caldo por debajo de un nivel predeterminado, y
    ii. el nivel de diacetilo total o de VDK total ha caldo por debajo de un nivel predeterminado.
  10. 10. El metodo de la reivindicacion 9, que comprende la etapa de:
    - ajustar automaticamente (365) el dispositivo de mezclado (6, 7) a un tercer nivel de flujo (W3) para ayudar en la conversion de diacetilo.
  11. 11. El metodo de la reivindicacion 10, que comprende la etapa de:
    - ajustar automaticamente (371) el dispositivo de mezclado (6, 7) a un cuarto nivel de flujo (W4) para ayudar en el enfriamiento cuando se inicia el enfriamiento rapido.
  12. 12. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de medicion en llnea (100) comprende un sensor (9) conectado a la vasija (2) para detectar la reflexion total atenuada por espectroscopla del infrarrojo medio del contenido de vasija (3) para obtener el primer valor del extracto (A).
  13. 13. Un aparato (1) de fermentacion de cerveza, que comprende una vasija (2) para contener un contenido de vasija (3), que comprende una mezcla de al menos mosto y levadura durante un proceso de fermentacion, un dispositivo de medicion en llnea (100) que incluye un sensor (9) conectado a la vasija (2) para obtener una medicion de un primer valor del extracto (A), que es representativo de un nivel de extracto del contenido de vasija (3), un dispositivo de mezclado (6, 7) configurado para extraer el contenido de la vasija (2) y reinyectarlo en la vasija (2) para mezclar el contenido de vasija (3), comprendiendo el dispositivo de medicion en llnea (100) un dispositivo de control (10) para controlar automaticamente al menos el dispositivo de mezclado (6, 7) dependiente de al menos el primer valor del extracto (A).
  14. 14. El aparato de la reivindicacion 13, en el que el sensor (9) esta conectado a la vasija (2) para detectar la reflexion total atenuada por espectroscopla del infrarrojo medio del contenido de vasija (3) para obtener el primer valor del extracto (A) del contenido de la vasija.
  15. 15. El aparato de las reivindicaciones 13 o 14, en el que el dispositivo de control (10) comprende una unidad de procesamiento de datos (101) y una memoria de datos no transitorios (102) que contiene datos de control para su ejecucion por la unidad de procesamiento (101), con lo que el dispositivo de control (10) esta configurado para controlar el aparato para realizar una cualquiera de las etapas esbozadas en las reivindicaciones de metodo 1-12 anteriores.
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