Durante la elaboración de la cerveza, el dióxido de carbono es tanto un subproducto generado durante la fermentación como un importante gas de proceso que se utiliza en toda la fábrica de cerveza. La levadura produce de forma natural una cantidad significativa de CO₂ durante la fermentación, mientras que las fábricas de cerveza necesitan CO₂ de forma continua para la carbonatación, la purga de los depósitos, la eliminación de oxígeno de las tuberías, el trasvase de la cerveza, el embotellado y el envasado, el control de la presión y otros procesos.
En los modelos de producción tradicionales, el CO₂ generado durante la fermentación suele liberarse a la atmósfera, mientras que el CO₂ necesario para la producción se adquiere a proveedores externos. En el caso de las empresas medianas y grandes cervecerías comerciales, esto significa que el mismo recurso se da de baja por un lado y se vuelve a adquirir por el otro.
Se ha diseñado un sistema de recuperación de CO₂ para resolver este problema. Mediante la recogida, purificación, secado, compresión, licuefacción y almacenamiento del CO₂ generado durante la fermentación, el gas que, de otro modo, se liberaría puede convertirse en un recurso de producción reutilizable y volver a introducirse en los sistemas de proceso de la fábrica de cerveza.
¿Por qué necesitan las fábricas de cerveza un sistema de recuperación de CO₂?
El CO₂ se utiliza ampliamente como gas de proceso en la elaboración de cerveza, principalmente para:
Carbonatación de la cerveza
Purgado del fermentador y del depósito de cerveza clara
Eliminación del oxígeno de las tuberías y los equipos
Trasvase de cerveza
Llenado y envasado
Control de la presión del depósito
A medida que aumenta la capacidad de producción de una cervecería, el consumo de CO₂ suele aumentar también. Al mismo tiempo, la fermentación de la cerveza genera CO₂ de forma continua.
En el caso de las fábricas de cerveza comerciales con una determinada escala de producción y una carga de fermentación estable, un sistema de recuperación de CO₂ puede conectar la fase de generación de CO₂ con la de consumo, creando así un circuito interno de reciclaje de CO₂.
Esto puede contribuir a reducir la emisión directa de CO₂ procedente de la fermentación, disminuir la dependencia del CO₂ suministrado desde el exterior y mejorar la estabilidad del suministro de CO₂ de la fábrica de cerveza.
¿Qué fábricas de cerveza son aptas para un sistema de recuperación de CO₂?
La recuperación de CO₂ no consiste simplemente en añadir otro equipo. Se trata de un sistema de ingeniería integrado que está conectado a los procesos de fermentación, tratamiento de gases, almacenamiento y suministro de gases de proceso.
Que una fábrica de cerveza sea adecuada para una Sistema de recuperación de CO₂ debería evaluarse en función de sus condiciones específicas de producción, entre las que se incluyen:
Producción anual de cerveza
Número y volumen útil de los fermentadores
Ciclos de fermentación y calendario de producción
Cantidad de CO₂ generada
Consumo real de CO₂
Precio de compra del CO₂ externo y estabilidad del suministro
Costes energéticos y de funcionamiento
Inversión en equipamiento
Capacidad de almacenamiento de CO₂
Espacio disponible para la instalación y condiciones del emplazamiento
En el caso de las fábricas de cerveza comerciales medianas y grandes, especialmente aquellas con largos periodos de funcionamiento, cargas de fermentación estables y un consumo de CO₂ relativamente elevado, suele merecer la pena evaluar la implantación de un sistema de recuperación de CO₂, tanto desde el punto de vista técnico como económico.
En el caso de las pequeñas cervecerías artesanales, si tanto la generación como el consumo de CO₂ son relativamente limitados, la compra de CO₂ apto para uso alimentario puede ser una opción más sencilla. Al mismo tiempo, también existen sistemas compactos de recuperación de CO₂ para las cervecerías más pequeñas. Por lo tanto, la decisión final debe basarse en cálculos específicos del proyecto y no únicamente en el tamaño de la cervecería.
¿Cómo funciona un sistema de recuperación de CO₂ en una fábrica de cerveza?
Un sistema completo de recuperación de CO₂ en una fábrica de cerveza se puede dividir, en general, en las siguientes fases:
Recogida de CO₂ de la fermentación
Una vez que comienza la fermentación de la cerveza, la levadura produce una cantidad considerable de CO₂. Durante la fase inicial de la fermentación, el gas puede contener niveles relativamente altos de aire, oxígeno y otras impurezas, por lo que no debe introducirse directamente en el sistema de recuperación.
Tras una purga inicial adecuada y una evaluación del proceso, el sistema comienza a recoger CO₂ en cuanto el gas alcanza las condiciones de recuperación requeridas.
Los fermentadores suelen estar equipados con los correspondientes sistemas de recogida, control y transferencia de CO₂ para garantizar un funcionamiento estable de los equipos de recuperación posteriores.
Pretratamiento y amortiguación de gases
El gas de fermentación recogido puede contener espuma, humedad y ciertas sustancias volátiles, por lo que normalmente es necesario un tratamiento previo.
Un sistema de almacenamiento de gas contribuye a estabilizar el caudal y la presión del gas que entra en el equipo de recuperación, lo que permite que los sistemas posteriores de purificación y compresión funcionen de forma más constante.
Purificación de CO₂
El CO₂ bruto generado durante la fermentación no es un gas de alta pureza que pueda reutilizarse directamente en la elaboración de cerveza.
Puede contener etanol, humedad, oxígeno, sulfuro de hidrógeno y otras impurezas volátiles. Por lo tanto, se requieren unidades de tratamiento adecuadas, como sistemas de lavado de gases, filtración y adsorción, para eliminar los componentes no deseados.
El proceso de purificación específico debe diseñarse en función de la composición del gas de fermentación y de la calidad final requerida del CO₂.
Compresión y secado
Tras el pretratamiento y la purificación, el CO₂ entra en el sistema de compresión, donde se aumenta su presión y se reduce su volumen.
El agua condensada que se genera durante la compresión debe separarse rápidamente. A continuación, un sistema de secado puede reducir aún más el contenido de humedad del CO₂ y crear las condiciones adecuadas para su posterior licuefacción.
Liquefacción de CO₂
Tras la compresión y el tratamiento, el CO₂ se licua en condiciones de enfriamiento controladas.
La licuefacción reduce considerablemente el volumen de almacenamiento del CO₂, lo que permite almacenar grandes cantidades de CO₂ recuperado en un depósito específico para CO₂ líquido y suministrarlo según las necesidades de producción de la fábrica de cerveza.
Almacenamiento y reutilización de CO₂ líquido
El CO₂ líquido tratado se almacena en un depósito específico. Cuando se necesita CO₂ durante la elaboración de la cerveza, el CO₂ líquido se puede vaporizar y hacer pasar por el sistema de regulación de presión adecuado antes de suministrarlo a los distintos puntos de uso.
¿En qué aspectos de la elaboración de cerveza se puede utilizar el CO₂ recuperado?
Tras un tratamiento adecuado y una vez que se cumplan las especificaciones de calidad exigidas, el CO₂ recuperado puede reutilizarse en múltiples procesos de elaboración de cerveza.
Carbonatación de la cerveza
El CO₂ puede utilizarse para ajustar el nivel de carbonatación de la cerveza terminada al valor deseado.
Purgado del fermentador y del depósito de cerveza clara
El CO₂ puede utilizarse para desplazar el aire del interior de los depósitos, lo que contribuye a reducir la entrada de oxígeno y a mantener condiciones de funcionamiento con bajo nivel de oxígeno.
Eliminación de oxígeno de las tuberías y los equipos
Durante el trasvase de cerveza y los cambios de equipo, se puede utilizar CO₂ para el desplazamiento de gases, con el fin de reducir el posible impacto del oxígeno en la calidad de la cerveza.
Trasvase de cerveza
En determinados procesos, el CO₂ puede utilizarse para mantener la presión en los depósitos y proporcionar la presión necesaria para el trasvase de la cerveza.
Llenado y envasado
En función del proceso de envasado concreto, el CO₂ puede utilizarse para la sustitución de gases y el control de la presión durante el envasado de botellas, latas y llenado de barriles.
Control de la presión del depósito
El CO₂ puede utilizarse para controlar la presión de proceso en fermentadores, depósitos de cerveza clara y otros recipientes diseñados para trabajar a presión.
Por lo tanto, un sistema de recuperación de CO₂ no es un equipo aislado. Puede integrarse con los sistemas de fermentación, almacenamiento, filtración, embotellado y suministro de gas de la fábrica de cerveza como parte de una solución de ingeniería global.
¿Cuáles son las ventajas de instalar un sistema de recuperación de CO₂?
Para las cervecerías comerciales medianas y grandes, la recuperación de CO₂ puede aportar valor en varios ámbitos.
Reducir las compras externas de CO₂
Al recuperar el CO₂ generado durante la fermentación, una fábrica de cerveza puede sustituir parcialmente el CO₂ adquirido externamente y reducir su dependencia de los proveedores externos.
La cantidad real de CO₂ externo que se puede sustituir debe calcularse en función de la cantidad de CO₂ generada y del consumo real de la fábrica de cerveza.
Mejorar la estabilidad del suministro de CO₂
La producción de cerveza requiere un suministro continuo de CO₂, mientras que el suministro externo puede verse afectado por los precios de mercado, la logística y la disponibilidad.
Un sistema de recuperación y almacenamiento de CO₂ in situ puede proporcionar una fuente interna de CO₂ y utilizar la capacidad de almacenamiento para compensar la diferencia entre la generación de CO₂ y la demanda de producción.
Mejorar la utilización de los recursos
El CO₂ de la fermentación, que de otro modo se liberaría, puede recuperarse, purificarse, licuarse y reutilizarse, convirtiendo así un subproducto de la fermentación en un recurso útil para la elaboración de cerveza.
Soluciones de recuperación de CO₂ de Tiantai
Como fabricante de equipos para cerveza y bebidas y proveedor de soluciones de ingeniería, Tiantai puede diseñar sistemas integrados de recuperación de CO₂ en función de la capacidad de producción de la fábrica de cerveza, los requisitos del proceso y las condiciones del emplazamiento.
Durante la planificación del proyecto, se tienen en cuenta los siguientes factores:
Capacidad de producción
Calcular las necesidades de generación y consumo de CO₂ en función de la producción anual de cerveza y del calendario de producción.
Sistema de fermentación
Diseña el sistema de recogida de CO₂ en función del número y el volumen de trabajo de los fermentadores, los ciclos de fermentación y las condiciones de funcionamiento.
Capacidad de recuperación
Determina la capacidad necesaria de tratamiento y recuperación de gases en función de la cantidad real de CO₂ generada.
Requisitos de calidad del CO₂
Diseña los procesos de purificación, secado y control de calidad de acuerdo con las aplicaciones previstas del CO₂ recuperado.
Capacidad de almacenamiento
Configure una capacidad de almacenamiento de CO₂ líquido adecuada en función del intervalo de tiempo que transcurre entre la generación y el consumo de CO₂.
Control automatizado
Utilizar sistemas de control automatizados para garantizar un funcionamiento estable de los procesos de captación, tratamiento, almacenamiento y suministro de CO₂.
Condiciones del sitio
Elaborar el diseño general del sistema teniendo en cuenta la distribución del edificio de la fábrica de cerveza, el espacio disponible para los equipos, las condiciones de los servicios públicos y los sistemas de producción existentes.
Desde la recogida del gas de fermentación hasta su purificación, compresión, secado, licuefacción, almacenamiento y, por último, la vaporización del CO₂ y su uso en la producción, es necesario que todo el sistema esté debidamente integrado con los procesos existentes de la fábrica de cerveza.
Para las cervecerías comerciales modernas, el CO₂ no solo es un subproducto que se genera durante la fermentación, sino también un recurso importante para el proceso que se utiliza de forma continua a lo largo de toda la producción.
Un sistema de recuperación de CO₂ es algo más que la simple incorporación de un conjunto de equipos. La capacidad del sistema, la tasa de recuperación, la capacidad de almacenamiento y la viabilidad económica deben calcularse y diseñarse de acuerdo con las condiciones reales de producción de la fábrica de cerveza.
Si estás planeando poner en marcha una gran fábrica de cerveza comercial o evaluando un proyecto de recuperación de CO₂ para una fábrica de cerveza ya existente, Tiantai Podemos desarrollar una solución adecuada para la recuperación y reutilización de CO₂ en función de su capacidad de producción de cerveza, su sistema de fermentación, sus necesidades de consumo de CO₂ y las condiciones de su instalación.
