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Universidad de La Salle Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería 2021 Análisis técnico económico para la línea de producción de una Análisis técnico económico para la línea de producción de una cervecería artesanal en Ricaurte, Cundinamarca. cervecería artesanal en Ricaurte, Cundinamarca. Jhonny Alexander Ruiz Neira Universidad de La Salle, Bogotá, jruiz79@unisalle.edu.co Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos Part of the Business Commons, and the Engineering Commons Citación recomendada Citación recomendada Ruiz Neira, J. A. (2021). Análisis técnico económico para la línea de producción de una cervecería artesanal en Ricaurte, Cundinamarca.. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/730 This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería de Alimentos by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. 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UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ 2021 2 ANÁLISIS TÉCNICO ECONÓMICO PARA LA LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE UNA CERVECERÍA ARTESANAL EN RICAURTE, CUNDINAMARCA. JHONNY ALEXANDER RUIZ NEIRA. Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero de Alimentos Director: Mario Andrés Noriega Valencia, Ingeniero Químico, PhD. UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ 2021 3 DEDICATORIA Por la confianza, amor, motivación y la admiración que siempre han puesto en mí sin importar qué pase. Este trabajo está dedicado a mi Madre Lilia Jeannette y Abuela Lilia María, quienes me han brindado todo el apoyo durante el trayecto de mi vida, especialmente durante los años de estudio; por los consejos, valores y principios que me han inculcado para ser una persona de bien, sentando en mí la base de responsabilidad y deseos de superación, para salir adelante. A mi Padre Juan Carlos, por haberme ayudado en todo momento, por sus consejos, sus valores y por brindarme todo su apoyo. A mis tíos Juan y Martha por apoyarme en todo el trayecto de mi vida profesional y los valores y principios que ha inculcado en mi vida. Y a Dios por permitirme culminar esta etapa de mi vida y por darme la fuerza de no desfallecer ante las adversidades. Jhonny Alexander Ruiz Neira. 4 AGRADECIMIENTOS. En primer lugar, quiero agradecer por su tiempo, asesorías, conocimiento, apoyo y motivación a mi director PhD. Mario Andrés Noriega Valencia, quien me ha orientado y ayudado incondicionalmente desde el inicio de este proyecto hasta el final de este trabajo de grado. A la Universidad de La Salle y a los profesores que la conforman, que han compartido sus conocimientos conmigo a lo largo de toda la carrera de Ingeniería Alimentos y me han sabido guiar hacia el éxito, no solo como un gran profesional sino como excelente persona; gracias a cada uno de ustedes por su paciencia y dedicación. Gracias a la Cervecería Artesanal Ricaurte, Colombia, que me dio su respaldo en la elaboración de este trabajo y se tomaron el tiempo de responder todas mis preguntas. Por último, gracias a todos aquellos que me aconsejaron y ayudaron de alguna u otra manera a realizar este trabajo: Sobre todo gracias a mi familia, que me ayudo a lo largo de toda la carrera y me dieron la fuerza necesaria para seguir adelante y no rendirme. 5 Tabla de contenido INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................................... 10 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ............................................................................. 12 1.1. Descripción Del Problema. .......................................................................................... 12 1.1.1. Definición del público objetivo. ........................................................................... 12 1.2. Formulación del problema. ......................................................................................... 13 2. OBJETIVOS. ......................................................................................................................... 14 2.1. Objetivo General. ......................................................................................................... 14 2.2. Objetivos Específicos.................................................................................................... 14 3. ANTECEDENTES. ............................................................................................................... 15 4. MARCO REFERENCIAL. ................................................................................................... 17 4.1. Marco Teórico: ............................................................................................................. 17 4.1.1. Estudio técnico. ..................................................................................................... 17 4.1.2. Elaboración de cervezas artesanales. .................................................................. 17 4.1.3. Materias primas. ................................................................................................... 18 4.1.4. Producción del mosto. ........................................................................................... 27 4.1.5. Fabricación de la cerveza. .................................................................................... 31 4.1.6. Estudio económico. ............................................................................................... 34 4.2. Marco Conceptual. ....................................................................................................... 36 4.2.1. Análisis Técnico. .................................................................................................... 36 4.3. Marco Legal. ................................................................................................................. 38 5. METODOLOGÍA. ................................................................................................................. 40 5.1. Caracterización y diagnóstico del proceso. ................................................................ 40 5.2. Establecer los diagramas de proceso de la planta. .................................................... 40 5.3. Establecer los balances de materia del proceso. ........................................................ 41 5.4. Establecer las dimensiones de equipos principales y secundarios. .......................... 42 5.5. Establecer costos de inversión y costos de operación del proceso............................ 42 5.6. Proyección de ventas. ...................................................................................................43 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS. ......................................................... 45 6.1. Diagnóstico y caracterización técnica de producto y proceso de la producción técnica. ...................................................................................................................................... 45 6.2. Evaluación de viabilidad técnica. ................................................................................ 65 6 6.3. Evaluación de viabilidad Económica. ......................................................................... 73 6.4. Evaluación Financiera. ................................................................................................ 78 7. CONCLUSIONES. ................................................................................................................ 83 8. RECOMENDACIONES. ...................................................................................................... 85 9. REFERENCIAS. ................................................................................................................... 87 Anexos. ......................................................................................................................................... 93 Anexo 1. Receta la Mona. ......................................................................................................... 94 Anexo 2. Termo registro de maceración, cocción y ebullición de la cerveza la mona. ............ 95 Anexo 3. Ficha técnica de cerveza a mona. .............................................................................. 96 Anexo 4 Balances de Masa para el proceso de elaboración de cerveza. ................................... 97 Molienda de la malta. ............................................................................................................ 97 Maceración de la Malta. ........................................................................................................ 97 Proceso de filtración y lavado. .............................................................................................. 98 Cocción del mosto. ................................................................................................................ 99 Enfriamiento. ......................................................................................................................... 99 Fermentación. ...................................................................................................................... 100 Maduración. ......................................................................................................................... 100 Filtración 2. .......................................................................................................................... 101 Carbonatación. ..................................................................................................................... 101 7 LISTA DE IMÁGENES. Imagen 1. Macro localización. ................................................................................... 47 Imagen 2. Micro localización. .................................................................................... 47 Imagen 3. Molino de Malta. ....................................................................................... 48 Imagen 6. Tanque de precalentamiento agua de riego. .............................................. 50 Imagen 7. Tanque uniproceso (fermentador/madurador). .......................................... 51 Imagen 8. Filtro de velas. ........................................................................................... 52 Imagen 9. Envasado. ................................................................................................... 52 Imagen 10. Sistema de frio. ........................................................................................ 53 Imagen 11. Bombas. ................................................................................................... 53 Imagen 12. Mirilla. ..................................................................................................... 54 Imagen 13. Analizador de cerveza. ............................................................................ 54 Imagen 14. óhmetros. ................................................................................................. 55 Imagen 15. Balanza electrónica. ................................................................................. 55 Imagen 16. Tablero central de control. ....................................................................... 56 Imagen 17. Malta. ....................................................................................................... 57 Imagen 18. Extracto de lúpulo. ................................................................................... 57 Imagen 19. Levadura s05............................................................................................ 58 Imagen 20. Agua. (envasadora de agua la regional)................................................... 58 Imagen 21. Diagrama de flujo. ................................................................................... 60 Imagen 22. Diagrama balance de masa. ..................................................................... 67 8 LISTA DE TABLAS. Tabla 1. Actuación enzimática durante la maceración de malta triturada. .................... 28 Tabla 2.Balance de masa para la elaboración de 1 lote de cerveza artesanal de fermentación media-baja. ............................................................................................... 68 Tabla 3. Costos materia prima e insumos. ..................................................................... 73 Tabla 4. Costos fijos y de servicios. ............................................................................... 74 Tabla 5. Costos recurso humano. ................................................................................... 75 Tabla 6. Costos por volumen de producción. ................................................................. 79 Tabla 7. Costos totales de producción. ........................................................................... 80 Tabla 8. Rentabilidad de producción.............................................................................. 81 Tabla 9 TIR y VAN para volumen de producción ......................................................... 82 Tabla 10.Ficha Técnica. ................................................................................................. 96 Tabla 11. Balance de masa molienda. ............................................................................ 97 Tabla 12. Balance de masa maceración. ........................................................................ 97 Tabla 13. Balance de masa filtración ............................................................................. 98 Tabla 14. Balance de masa riego. ................................................................................... 98 Tabla 15. Balance de masa cocción. .............................................................................. 99 Tabla 16. Balance de masa enfriamiento. ...................................................................... 99 Tabla 17. Balance de masa fermentación. .................................................................... 100 Tabla 18. Balance de masa maduración. ...................................................................... 100 Tabla 19. Balance de masa filtro de velas. ................................................................... 101 Tabla 20. Balance de masa carbonatación. .................................................................. 101 9 RESUMEN. La cerveza es el producto de la mezcla y procesamiento de 4 materias primas básicas: agua, levadura, lúpuloy Malta, esta ofrece variedad de texturas, sabores, colores y olores, los cuales hacen que sea conocida por su simplicidad en la elaboración y por su valor como alimento. Además, se define como “una bebida resultante de fermentar mediante levaduras seleccionadas, el mosto procedente de Malta, cebada sola o mezclada con otros productos amiláceos transformables en azúcares por digestión enzimática, cocción y aromatizado con flores de lúpulo” (Rodríguez, 2006). La creciente demanda por la cerveza artesanal en Colombia y las nuevas tendencias de estilo de vida, han impulsan este mercado y su investigación. En este sentido, el desarrollo de la viabilidad técnico económica de este negocio es fundamental para darle viabilidad a este mercado a corto, mediano y largo plazo. En este proyecto se realizó un estudio técnico y económico de la Cervecería Imperial Artesanal (CIA) del Municipio de Ricaurte para identificar las diferentes condiciones operativas, técnicas y económicas de esta industria cervecera. La cervecería estudiada es viable técnicamente para la producción de cerveza artesanal con 4,7% de alcohol con extracto aparente (% E app) de 3.52, junto a una tonalidad brillante, dorada y aromas dulces. A su vez, el estudio económico permitió concluir que con la productividad actual (150 L de cerveza artesanal por mes) la cervecería no es económicamente viable (TIR negativa, VAN de -$ 9.679.358 y pérdidas de $9.727.504 pesos m/c al año). Finalmente, para obtener una viabilidad económica de la cervecería se recomienda aumentar el mercado de esta cerveza artesanal enfocándose en los municipios aledaños, permitiendo aumentar la capacidad de producción a un mínimo de 300L/mes. 10 INTRODUCCIÓN. En el país, año tras año, el consumo de cerveza va aumentando de manera significativa con lo cual y según cifras de Euromonitor, Colombia se mantiene como el tercer consumidor de cerveza en América Latina, con unos 51,4 litros por persona al año, y esto equivale para la industria cervecera un negocio que al año mueve 9,1 billones de pesos y cuya producción se acerca a los 22 millones de hectolitros al año, mientras la proyección para el 2022, es de 28,9 millones de hectolitros. De ahí que, en el 2019 se tenían 255 micro cervecerías registradas en donde el Colectivo Colombiano de Cervecerías Artesanales logró que 140 cerveceras fueran acreditadas como PINE (Proyectos de Interés Nacional y Estratégico). El objetivo del presente trabajo de grado, es realizar un evaluación técnico-económica de una cervecería artesanal, aprovechando el creciente mercado que se presenta de cervezas artesanales y, que en la actualidad no se reporta empresas productoras de bebidas alcohólicas fermentadas en el municipio de Ricaurte (Cundinamarca). Lo cual significa que existe un nicho en el mercado, el cual se puede aprovechar, gracias a las características propias de la cerveza artesanal como sabor, aroma, cuerpo y sensación refrescante. De los cuatro componentes básicos: agua, Malta, lúpulo y levadura, estos tres últimos se comprarán en la ciudad de Bogotá D.C. Para esto será necesario determinar la aplicabilidad del proyecto que permita el alcance de las metas técnicas y económicas. Es por ello que la evaluación económica permite identificar, cuantificar y valorar los costos y beneficios que se genera en una producción y en un determinado periodo de tiempo, mediante un análisis de la demanda y los precios que ayudan a determinar los costos, beneficios y el grado de viabilidad del proyecto cervecero, con la utilización de indicadores financieros como el Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR), Tasa Interés de Oportunidad (TIO) y Utilidad Neta Anual (UNA). 11 Delimitación. • Espacio: El espacio donde se ejecutará el proyecto de análisis técnico económico se limita al municipio de Ricaurte (Cundinamarca), municipio donde se encuentra la micro cervecería. • Alcance: El proyecto consiste en poner en práctica los conocimientos adquiridos en la Universidad y aplicarlos mediante los diferentes estudios técnico y económico en la elaboración de cerveza artesanal. • Tiempo: Este Proyecto se llevará a cabo durante el transcurso del primer ciclo académico de la Universidad de La Salle del 2021. 12 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 1.1. Descripción Del Problema. La cerveza es una de las bebidas más antiguas y nobles de la humanidad. Es una bebida milenaria, natural y refrescante, con un incomparable sabor y aroma, la cual contiene ingredientes 100% naturales y es producida a partir de Malta, agua, levadura, lúpulo entre otros. Estos hacen de la cerveza, un producto altamente demandado y que se consume en cualquier lugar o momento. Por otro lado, el gobierno colombiano en las últimas décadas ha establecido mecanismos con el fin de promover e impulsar a los habitantes del país a crear empresas y organismos que ayuden a los emprendedores a llevar a cabo su idea de negocio, apoyándose en la ley 590 del 2000 (Ley Mi Pyme) y en la ley que fomenta a la cultura del emprendimiento (Ley 1014 de 2006). Habida cuenta de que el Plan de Ordenamiento Territorial POT del municipio de Ricaurte Cundinamarca, registra un crecimiento alto del mercado y proyectos inmobiliarios, la Cervecería Imperial Artesanal (ubicada allí) desea realizar un análisis técnico económico para una mayor y mejor producción de la cerveza artesanal "La Mona". 1.1.1. Definición del público objetivo. Geográficamente, los clientes objetivo se sitúan en Ricaurte y alrededores, puesto que este municipio se está expandiendo en construcción vertical de conjuntos residenciales, atrayendo gran cantidad de foráneos (Bogotanos) a adquirir una vivienda de veraneo, debido a su clima cálido. En cuanto al alcance económico de la cerveza, estará a disposición de todo el público, aunque la mayoría de clientes reales serán pertenecientes al sector 13 económico medio-alto, entre 28 a 50 años, quienes suelen comprar en tiendas Premium y que prefieren cambiar de hábitos para experimentar nuevas experiencias de consumo. 1.2. Formulación del problema. ¿Cuál es la viabilidad Técnica y Económica de la Cervecería Imperial Artesanal en la elaboración de cerveza artesanal en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca? 14 2. OBJETIVOS. 2.1. Objetivo General. Analizar la viabilidad Técnica y Económica para la línea de producción de una cerveza artesanal en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca. 2.2. Objetivos Específicos. a) Diagnosticar la caracterización Técnica del producto y el proceso en la producción de cerveza artesanal en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca. b) Evaluar la viabilidad Técnica en la producción de cerveza artesanal en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca. c) Evaluar la viabilidad Económica en la producción de cerveza artesanal en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca. 15 3. ANTECEDENTES. Lastra, Herrera, & Rivera (2009) en su trabajo de factibilidad económica de una cervecería artesanal en la región de Coquimbo, utilizaron herramientas de evaluación, como el Estudio de Mercado, en el cual se determinó la demanda, la estrategia comercial apropiada para este proyecto y se analizaron los competidores de la industria. Por otro lado, con los análisis del Estudio Técnico, lograron identificar que la ciudad de La Serena es idónea para el proceso productivo, determinando la figura administrativa junto al requerimiento de los recursos humanos por medio del Estudio Organizacional. Por otro lado, Valencia, Castro, & Ramírez, (2015) realizaron un proyecto de viabilidad y factibilidad para la creación de una empresa productora y comercializadora de cerveza artesanal, el cual ligaron al plan dedesarrollo nacional para el periodo 2010-2014 (más empleo, menos pobreza y más seguridad). En este se hace referencia al crecimiento sostenible y competitividad, e implícitamente a la innovación y emprendimiento, donde se fomentó una cultura innovadora para la creación de empresa y la generación de empleo. Como lo demuestran Campos, Cubillos, & Silva, (2017) en su estudio de prefactibilidad técnico económico para la producción de cervezas artesanales, definieron la estructura de la cervecería estableciendo gráficamente la jerarquía y cargos dentro del establecimiento. Además, desarrollaron un plan de negocios para la comercialización de una cerveza artesanal Premium en Chile, demostrando el atractivo de este mercado en crecimiento, comprendiendo el comportamiento del consumidor y elaborando un plan de negocios sustentable. 16 Briñez, & Forero, (2017) plantearon el plan de negocio para la producción de cerveza artesanal rubia en el municipio de Cogua – Cundinamarca, en donde realizaron el estudio organizacional o administrativo describiendo todo el marco legal y constitucional de la empresa. Además, llevaron a cabo el estudio financiero de la propuesta evaluando su rentabilidad a corto, mediano y largo plazo, logrando determinar la viabilidad del plan de negocio. Muñoz, (2018) realizo una investigación en la Universidad EAFIT Medellín, donde se realizó el Estudio técnico, económico y de mercado para crear la cervecería profundizando en el proceso de creación de la Cervecería Artesanal SULANA. Profundizando en aspectos fundamentales como lo son el mercado, la estructura organizacional, la parte productiva y logrando desarrollar un estudio financiero con el objetivo fundamental de ver la viabilidad o no del proyecto. Por otro lado, en cuanto a lo técnico, se logró ver como la inversión inicial en maquinaria y equipos, se proyecta a un crecimiento sostenido en los 4 primeros años y posterior, sin la necesidad de nuevas inversiones. 17 4. MARCO REFERENCIAL. 4.1. Marco Teórico: 4.1.1. Estudio técnico. Este estudio consta básicamente de la determinación del tamaño y la localización adecuada de la planta, el requerimiento de la materia prima, maquinaria y servicios. Además, el estudio técnico pretende resolver las preguntas a dónde, cuánto, cuándo, cómo y con qué producir lo que se desea, por lo que el aspecto técnico-operativo de un proyecto comprende todo aquello que tenga relación con el funcionamiento y la operatividad del proyecto, (Baca Urbina, 2006). 4.1.1.1. Diagrama de flujo de proceso. El diagrama de flujo, es el método más usado para representar gráficamente los procesos, donde se usa una simbología internacionalmente aceptada para representar las operaciones efectuadas (Baca Urbina, 2006). 4.1.1.2. Distribución de planta. La distribución, es el proceso de ordenación física de los elementos industriales de modo que constituya un sistema productivo capaz de alcanzar los objetivos fijados de la forma más adecuada y eficiente posible (Baca Urbina, 2006). 4.1.2. Elaboración de cervezas artesanales. 4.1.2.1. Cerveza. De acuerdo con la definición contenida en el Decreto 1686 del 9 de agosto de 2012, la cerveza es una bebida que se obtiene por fermentación alcohólica del mosto, 18 el cual se elabora con cebada germinada y otros cereales, junto con la adición de lúpulo, levaduras y agua potable; a este último se le podrán adicionar sabores naturales permitidos por el Ministerio de Salud y Protección Social, además, esta bebida está comprendida entre 2.5 y 12 grados alcoholimétricos (Salud, 2012). 4.1.2.1.1. Cerveza artesanal. La cerveza artesanal está elaborada siguiendo una “receta” propia, por maestros cerveceros que le dan un sabor diferente y personal; su producción es limitada, ya que se pone especial atención en sabores y texturas distintas a las marcas industriales, (Tovar, 2020). Además, Peel, (2016), menciona que una cerveza artesanal, está compuesta mediante un proceso natural a partir de la malta y sin utilizar extractos ni productos diferentes a lo que son el agua, levadura, lúpulo y el cereal. 4.1.3. Materias primas. 4.1.3.1. Agua. La cerveza se encuentra compuesta por agua entre un 90 y 95%; es por esto que se trata del ingrediente más importante, ya que además de ser esencial para la producción de la bebida, facilita su proceso (Cerveceros de México, 2020). Por lo tanto, el agua utilizada para la elaboración de la cerveza tiene que ser agua pura, potable, libre de sabores y olores, sin exceso de sales y exenta de materia orgánica, es por esto que la calidad del agua utilizada en el proceso de elaboración llega a tener una gran influencia sobre la calidad de la cerveza. Algunas cervecerías recurren a métodos de corrección del agua, añadiendo, si es preciso, aquellos que consideren necesarios para 19 elaborar cerveza. Por otra parte, además de influir en el gusto, las sales que contiene el agua ayudan de forma indirecta sobre las reacciones enzimáticas y coloidales que se producen durante el proceso de elaboración, (FICYE, 2021). 4.1.3.2. Cebada. De los ingredientes de la cerveza, la cebada también conocida como (Hordeum vulgare) siendo una planta de la familia de las gramíneas, es sin duda el principal. Aunque también utilizan otros cereales en la elaboración de cerveza como el trigo, maíz y avena. El grano de la cebada viene siendo el más rico en almidón y posee la gran mayoría de proteínas suficientes para proporcionar el alimento necesario para el crecimiento de la levadura. Además, las sustancias nitrogenadas salientes, favorecen la formación de espuma (FICYE, 2021). Sin embargó, el almidón en un grano de cebada no está listo para ser fermentado en alcohol, por lo que la cebada normalmente es convertida en cebada malteada o "Malta". A esta transformación se la conoce como: el proceso de malteado y consiste en remojar la cebada, dejarla germinar, para luego parar la germinación con calor. Este último tiene profundos efectos en el tipo de cerveza que se desee elaborar. Siendo uno de ellos, el color de la cerveza, ya que una Malta ligeramente tostada producirá una cerveza muy pálida y las Maltas profundamente tostadas producen cervezas oscuras o negras (Suárez Díaz, 2013). Sin embargo, en la actualidad. Las cervecerías artesanales adquieren la Malta directamente de un distribuidor. Por lo cual, solamente se van a mencionar los conceptos básicos que ayuden a entender posteriormente el comportamiento de la cebada malteada en el proceso de elaboración de la cerveza. 20 4.1.3.2.1. Composición de la cebada. Principalmente, el grano de cebada contiene hasta 65% de almidón, 7-14% de proteína, 1-15% de gomas, (material soluble en agua caliente) 8-10% de hemicelulosa (soluble en álcali) y 2 a 3 % de lípidos. Almidón: El almidón se encuentra como gránulos, incrustados dentro de una matriz de proteína en las células del endospermo. Estos gránulos de almidón están presentes en el endospermo en dos partes, las cuales están conformadas de gránulos grandes (aprox. 25 micras de diámetro) y de gránulos pequeños (aprox. 5 micras de diámetro). Siendo estos últimos aproximadamente 90% del número total, convirtiéndose en la fuente principal de extracto en la Malta, (Pack., 2015). Proteína: El contenido de proteína de la cebada refleja las reservas de nitrógeno de las células del endospermo, y se constituye en cuatro tipos principales de proteína: albúminas, globulinas, hordeína y glutelinas. Las cuales se caracterizan principalmente por su alta solubilidad en agua, solución de sal, 70% de etanol, y solución ácida o alcalina respectivamente. Además, aproximadamente 40% del total de la proteína del grano de la cebada es solubilizada durante el proceso de malteado y maceración, así comolos aminoácidos que favorecen el metabolismo de la levadura durante la fermentación, (Pack., 2015). Gomas y hemicelulosas: Las gomas y las hemicelulosas son polímeros de carbohidratos que se encuentran principalmente en las paredes celulares del endospermo de la cebada, y están compuestas de glucanos, que están compuestos 21 de glucosa, y pentosanos que contienen principalmente arabinosa y xilosa, (Pack., 2015). Lípidos: En la cebada, el contenido de lípidos es relevantemente bajo comparado con otros cereales, siendo benéfico, debido a que niveles altos de lípidos tendrán un efecto negativo en el potencial de formación de espuma en la cebada. Es por esto, que los bajos niveles presentes en la cebada contribuyeron para colocar a este cereal como el grano preferido para maltear (Pack., 2015). 4.1.3.2.2. El proceso de malteado. En el proceso del malteado (Artesana, 2014), se hace énfasis en tres fases: remojo y germinación, secado y horneado final. 4.1.3.2.2.1. El remojo y la germinación. El proceso de malteado inicia cuando se colocan los granos en remojo durante un periodo de 38 y 46 horas, hasta que estos absorban al menos el 50% de su peso inicial en agua. Acto seguido, se dejan escurrir y se trasladan a una sala de germinación, en donde permanecen durante 4 o 5 días con una humedad y una temperatura constante. Después, los granos son removidos periódicamente para que mantengan una temperatura de entre 15 y 24ºC, ayudando a favorecer la germinación. Además, en el proceso germinativo, por su parte, se aprovecha del ciclo de crecimiento natural de la planta, activando las enzimas presentes en el grano. Estas enzimas empiezan con el proceso de descomponer las proteínas y los almidones alojados en el centro del grano. El 22 momento en el que esta descomposición tiene lugar se denomina modificación (Artesana, 2014). 4.1.3.2.2.2. Secado. Una vez que se obtiene la malta verde, se traslada a un horno y se seca cuidadosamente con alrededor del 4% de humedad. En donde el secado tiene una duración de entre 24 y 36 horas, a una temperatura de entre 50 y 70ºC (Artesana, 2014). 4.1.3.2.2.3. Horneado. Después de secar los granos, estos se calientan en hornos a altas temperaturas y durante prolongados períodos de tiempo. Este largo y arduo proceso les da a las Maltas sus características en colores y sabores únicos. Sin embargo, las temperaturas bajas y los tiempos de horneado cortos, suelen dar como resultado granos de color claro, con sabores un tanto sutiles. En cambio, los horneados más largos y a temperaturas más elevadas originan Maltas oscuras, con sabores mucho más intensos (Artesana, 2014). 4.1.3.2.2.4. Las Maltas se distinguen en las siguientes categorías. Malta básica. Se caracterizan por ser Maltas claras, poco horneadas con gran poder enzimático y que suelen formar la parte más grande o la totalidad de la mezcla. En concreto estas Maltas son llamadas lager, pale o pilsen, (Prochile, 2011). 23 Maltas aditivas. Son aquellas Maltas de color que va de ámbar a negro, muy horneado y con poco o nada de poder enzimático. Suelen ser usados en pequeñas cantidades para incidir sobre el color o el gusto de la cerveza o por algún motivo técnico propio de la elaboración. Hay entonces una gran variedad, entre los que citaríamos las Maltas negras, Maltas chocolate o Maltas tostadas, (Prochile, 2011). Maltas mixtas. Estas Maltas están más tostadas que las Maltas base, pero conservan propiedades enzimáticas suficientes al menos para sus propios azúcares, de manera que pueden ser usados como base o como aditivos. En esta categoría encontramos las Maltas de color caramelo y ámbar conocidos en Inglaterra como Maltas cristal (y derivados) y en Alemania como Maltas caramelo (Prochile, 2011). 4.1.3.3. Lúpulo. El lúpulo al ser un ingrediente principal en la elaboración de cerveza, también es conocido como (Humulus lupulus L.), Este es caracterizado por ser una planta trepadora, perenne, dioica, perteneciente al grupo de las urticáceas de la familia cannabaceae; y gracias a sus propiedades según (Sarina, 2015), las fábricas de cerveza usan las inflorescencias de las plantas femeninas, también llamadas por su forma: conos. Sin embargo (Buendía, 2003), destaca que en las flores del lúpulo se encuentran las denominadas glándulas de lupulina, la cual, es una resina de color amarillento extraída de los pétalos y que durante el proceso de elaboración de la cerveza otorga beneficios y su sabor característico de amargor. 24 4.1.3.3.1. Principales componentes. Ácidos Alfa: Estos, son un conjunto de resinas, principalmente humulona, cohumulona y adhumulona responsables del sabor amargo en la cerveza, que, al hervir, estas resinas presentan un proceso de transformación denominado isomerización en el cual se forman los compuestos amargos que finalmente son disueltos en la cerveza, conocidos como ácidos iso-alfa, (Manosalva Uhart, 2018). Ácidos Beta: En los ácidos beta, están las lupulonas, las cuales son resinas con un bajo poder de amargor; sin embargo, al ser oxidados pueden generar sabores no deseados y astringencia en la cerveza, (Manosalva Uhart, 2018). Aceites esenciales: Estos aceites, en el proceso de elaboración de cerveza, son los responsables de otorgar sabor y aroma a esta. A su vez, su cantidad y calidad son específicas para cada variedad de lúpulo, pero por lo general representan entre el 0,5 y el 3% de su masa total, (Manosalva Uhart, 2018). Taninos: Los taninos son los encargados de inhibir el crecimiento bacteriano, favoreciendo el desarrollo y crecimiento saludable de la levadura durante la fermentación. Además, esta acción antibacteriana perdura en el tiempo ayudando a la conservación de la cerveza (Manosalva Uhart, 2018). 4.1.3.3.2. Tipos de lúpulos para elaborar cerveza. Se suelen tener acceso a cuatro formatos de lúpulo: en flor, en pellet, en extracto y en fresco. 4.1.3.3.2.1. Lúpulo en flor. 25 Son los conos secos comprimidos, en los cuales tienen mayores cualidades aromáticas que las otras formas y son más fáciles de retirar del mosto. Sin embargo, estos al estar deshidratados absorben mayores cantidades de mosto que las otras presentaciones y, por lo tanto, hay una mayor pérdida para el cervecero. Su volumen también hace que sea más difícil de almacenar y más susceptible de que se deteriore, (Artesana, 2014). 4.1.3.3.2.2. Lúpulo en pellet. El lúpulo en pellet, es el tipo de lúpulo más usado en el sector de la cerveza artesanal y para lograr la forma de pellet, el lúpulo se ralla, se deshidrata, se comprimen y se moldea; Durante este proceso, en la primera parte del rallado se elimina gran parte de material vegetativo, permitiendo usar menos volumen a diferencia del lúpulo en flor. Es por esto, que su peso y peletización hace que sean mucho más fáciles de almacenar, y sean menos susceptibles a la oxidación, (Artesana, 2014). 4.1.3.3.2.3. Extracto de lúpulo. En los extractos de lúpulo, los alfa-ácidos y los aceites esenciales se extraen de los conos usando calor y disolventes. Estos extractos de líquido concentrado pueden usarse en substitución de los lúpulos en el proceso de elaboración de cerveza. Sin embargo, hay que tener en cuenta los distintos extractos, puesto que hay unos para dar amargor, otros para dar sabor y otros para el aroma. Además, los extractos de lúpulo presentan un fácil 26 almacenamiento y periodos extensos de vida útil; debido a su estado concentrado y su falta de material vegetativo, (Artesana, 2014). 4.1.3.3.2.4. Lúpulos frescos. Los lúpulos frescos, son los conos no procesados y se suelen añadir a la cerveza poco después de haber sido recolectados, otorgando a la cerveza un sabor y un aroma a lúpulo potente, intenso. Sin embargo, a raíz de sufalta de concentración (originada en el proceso de secado), se necesita una cantidad mayor para lograr el mismo resultado con lúpulos secos, (Artesana, 2014). 4.1.3.4. Levadura. Las levaduras, son organismos eucariotas y se consideran hongos unicelulares con una gran diversidad respecto a su tamaño, color y forma. Siendo esta última células ovaladas, esféricas, cilíndricas o elípticas. Además, su reproducción se desarrolla por fisión binaria o gemación y crecen como micelio bajo condiciones ambientales especiales. (Suárez machín, et al, 2016). 4.1.3.4.1. Características generales Saccharomyces cerevisiae. Según Suárez machín et al., (2016), la levadura, constituye el grupo de microorganismos más íntimamente asociado al progreso y bienestar de la humanidad; su nombre deriva del vocablo Saccharo (azúcar), myces (hongo) y cerevisiae (cerveza); Del mismo modo, cubre su demanda de energía en presencia de oxígeno (aerobio) por respiración y en ausencia de oxígeno (anaerobio) por fermentación. Debido a esto, en la fabricación de cerveza, el azúcar del mosto es fermentado por la levadura a alcohol y CO2. Por consiguiente, la levadura, debido 27 a su metabolismo, tiene una gran influencia sobre el sabor y el carácter de la cerveza. (Sarina, 2015). 4.1.3.4.2. Metabolismo de la levadura. La levadura necesita una fuente de energía y nutrientes para la realización de sus procesos metabólicos vitales y para la formación de nuevas unidades celulares. Por esa razón, la energía para la realización de estos procesos es obtenida por la levadura preferentemente por respiración. Es por eso que la obtención de energía es muy grande con la respiración, dado que la glucosa es descompuesta a CO2 y H2O, sin que queden residuos, de la siguiente manera: C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 Y ante la ausencia de aire, la levadura pasa a la fermentación alcohólica, como único ser viviente capaz de ello y se forma el alcohol (etanol) y CO2, a partir de la glucosa: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2, (Sarina, 2015). 4.1.4. Producción del mosto. 4.1.4.1. Molienda de la Malta. La molienda, según la Real Academia de la Lengua, es el acto de reducir un cuerpo en partículas pequeñas. Es también conocida en cervecería como molturación, donde se molturará la malta de cebada para posibilitar que las enzimas que contiene actúen sobre sus componentes, descomponiéndolos durante la maceración, Por lo cual la molturación es un proceso de trituración mecánica, Graell et al., (2014). 28 4.1.4.2. Maceración. La maceración es una continuación de la actividad enzimática que se inició en germinación y secado, con la diferencia de que en la maceración al ser un proceso de extracción sólido-líquido, la acción enzimática actúa sobre el almidón de la malta transformándolo en azúcares que se disolverán en el medio acuoso. En este proceso se ajusta progresivamente a la temperatura óptima de cada activación enzimática. En la Tabla 1 se presenta las actividades enzimáticas predominantes a las temperaturas de activación de cada enzima. Tabla 1. Actuación enzimática durante la maceración de malta triturada. T (C) 35-40 45-55 47-52 60-65 65-70 70-72 Formación de glicoproteínas que dan estabilidad y textura a la espuma. Fin de actividad glucanasa con mínima actividad proteasa y peptidasa que formara proteínas de bajo peso molecular. Activación enzimática. Solubilización de componentes del grano de malta. Actividad β-glucanasa y fitasa. 55-60 Continua la actividad β-glucanasa, que reduce viscosidad. Actividad proteasa y peptidasa que libera nutrientes. Actividad β-amilasa con producción de azucares fermentables. Actividad α-amilasa rompiendo los fragmentos de almidón de dextrinas. (Graell et al., 2014). 4.1.4.3. Filtración de Grano. Una vez finalizada la maceración, se procede a separar el mosto obtenido mediante una filtración por gravedad y consistente en hacer percolar el mosto a través de su propio bagazo, compuestos por las cascarillas junto con restos de grano no triturado, almidón no modificado y sustancias que se han insolubilizado durante la maceración, (Graell et al., 2014). 4.1.4.3.1. Lavado del Grano. 29 Una vez terminado la filtración del grano, el bagazo es lavado con agua caliente para recuperar el extracto fermentable que contiene y se pasa el residuo al mosto en cocción. Hughes & Font, (2014), menciona que es importante que el agua del lavado esté entre los 74-77 °C. si la temperatura es más alta, se disolverán los taninos del cereal, dando sabores astringentes y ásperos; si es más baja, el drenaje será menos fluido y se extraerán menos azucares, además resaltan que se tienen tres métodos principales de lavado: El lavado continuo (abajo) extrae la máxima cantidad de azucares del cereal. Implica añadir un rociado de agua a la superficie del cereal mientras se drena un volumen igual de mosto de la parte inferior de la tina. El lavado por etapas consiste en añadir agua caliente a la maceración, remover y dejar en infusión 20 minutos. Entonces se drena y se devuelve a la maceración para filtrar cualquier resto de cereal. Cuando el drenado es claro, el mosto se pasa al hervidor y el proceso se repite. En el método de no lavado, el mosto se trasvasa directamente al hervidor; aunque es el método más sencillo, se perderá gran cantidad de azúcar. 4.1.4.4. Cocción del Mosto. Según (Ward, 1991), una vez filtrado el mosto, se hierve durante 60-90 minutos con objeto de favorecer: • La inactivación de las enzimas. • La esterilización del mosto. 30 • La precipitación de las proteínas y los taninos. • La extracción de substancias amargas derivadas del lúpulo. • La producción de color, aroma y sabores por caramelización del azúcar, la formación de melanoidina y la oxidación de los taninos. • La destilación de los volátiles. 4.1.4.4.1. Enfriamiento del mosto. El enfriamiento del mosto, inicia una vez finalizado el proceso de ebullición. Además, (Bascur Palacios, 2013), priorizan que es necesario enfriar rápidamente el mosto a la temperatura de inoculación de levadura, ya que se debe evitar la producción de DMS (Sulfuro Dimetilo) y los rangos de temperatura que hacen proclive a sufrir infecciones bacterianas; por lo cual, este proceso se realiza por intercambio de calor ya sea un intercambiador de placas o un tanque, los cuales cumplen con el propósito de decantar el precipitado proteico, el lúpulo agotado y el resto de los sólidos formado durante la ebullición, ayudando a la filtración del mosto. 4.1.4.5. Inyección de la levadura. Durante la ebullición, el mosto ha sido desgasificado; es por eso, que es necesario oxigenarlo para facilitar el crecimiento de la levadura. Para esto, se aprovecha el momento del enfriado y según (Hough J. S. & Burgos González, 2018), mencionan que la cantidad mínima de oxígeno requerido es (5-15 mg/l) en pequeñas cantidades, debido a que las células lo necesitan para sintetizar los ácidos grasos no 31 saturados y los esteroles de las membranas intracelulares, con el fin de llevar a cabo la fermentación. 4.1.5. Fabricación de la cerveza. 4.1.5.1. Fermentación. La fermentación, se da después del enfriamiento del mosto y según (Graell et al., 2014), se siembra la levadura en los fermentadores en donde los azucares serán transformados en etanol, carbónico y demás compuestos generados en el metabolismo de las levaduras, destacando glicerina, ácidos orgánicos, alcoholes superiores y ésteres. Como resultado de la fermentación se obtendrá al final una cerveza verde. 4.1.5.1.1. Métodos de Fermentación. En los métodos de fermentación Riva García, (2014), menciona que existen 3 métodos de fermentación, los cuales son: Fermentación baja: En el cual, las levaduras trabajan a menor temperatura (entre 6 y 10 C) y lo hacen demanera más pausada. Su presencia suele fijarse en la base del fermentador, ya que son anaeróbicas. Suelen arrojar cervezas rubias, ligeras, no exentas de un agradable amargor y su graduación habitual va de los 4 a los 6 grados. Fermentación alta: Este tipo de fermentación ocurre a temperaturas entre 18 y 25 C, debido a que levadura es más activa y tiene su zona de influencia instaurada principalmente en la superficie del fermentador siendo aeróbicas; Además, su tiempo de fermentador es más veloz teniendo una duración del proceso 32 fermentativo entre 3 y 4 días. Las cervezas de este grupo suelen caracterizarse por presentar tonos más oscuros, con mayor extracto seco, ser más vigorosas y de mayor graduación alcohólica. Fermentación espontánea: Esta fermentación, se caracteriza por la utilización de levaduras autóctonas salvajes, sin que se produzca una siembra controlada, lo que propicia la aparición de características organolépticas poco usuales. 4.1.5.1.2. Fases de la fermentación. En las fases de fermentación, (Hughes & Font, 2014), nos describe 3 fases, siendo: Fase lag o adaptativa: En donde las células de levadura empiezan a multiplicarse. Cabe resaltar que, en este punto el mosto se puede contaminar con facilidad, por lo que cuanto más corta sea la fase lag, mejor. Fase primaria o atenuativa: en esta fase es cuando la levadura fermenta los azucares del mosto y produce, entre otras cosas, alcohol y dióxido de carbono. Fase secundaria o de acondicionamiento: la levadura elimina cualquier subproducto no deseado (sustancias químicas naturales tales como ésteres y diacetilo). 4.1.5.2. Maduración. La maduración, Viene siendo una fermentación secundaria por las levaduras residuales que pasan a la cerveza desde el fermentador primario y que, durante este proceso, se asimila el diacetilo junto con las pequeñas cantidades de maltotriosa 33 residual. Por otro lado, el dióxido de carbono, producido en la fermentación secundaria, o el dióxido de carbono añadido, ayuda a purgar la cerveza de oxígeno, H2S y compuestos volátiles no deseados. Del mismo modo, los tiempos y la temperatura utilizados varían de una cerveza a otra, aunque usualmente se utilizan temperaturas bajas de 2 a 6 °C, con un periodo de almacenamiento que oscila entre 4 días y 4 semanas (Ward, 1991). 4.1.5.3. Envasado. Según (Graell et al., 2014), el envasado de la cerveza es la etapa final del proceso y es similar al de cualquier otro alimento líquido, como los vinos o zumos. No obstante, el proceso presenta algunas singularidades ya que cualquier defecto que la cerveza tenga o adquiera en ese momento es irremediable, por lo que en el envasado de la cerveza se presentan dos grandes riesgos: La incorporación de aire y la contaminación. Por ello el embotellado debe realizarse con precaución utilizando equipamiento de calidad ya que, en la transferencia a las botellas o barriles, la cerveza entra en contacto con el aire y capta oxígeno. Este oxigeno podría, en el caso de la cerveza, provocar la oxidación y repercutir en: • Oxidación de materias amargas del lúpulo y de los taninos dando un gusto acre. • Oxidación de compuestos aromáticos típicos de la cerveza y por tanto modificación del aroma. • Disminución de la estabilidad coloidal de la cerveza. • Aumento del color. 34 4.1.5.3.1. La cerveza artesanal llega al mercado en formato de barril y botella. En los formatos de presentación de cerveza artesanal Hough J. S. & Burgos González, (2018) exponen 2 tipos; los cuales son: Barriles, estos suelen ser de acero inoxidable o, aún más frecuentemente, de aluminio y difieren de las cubas tradicionales, entre otras cosas, por contener una sola boca, el lugar de dos. Además, en el orificio que poseen, llevan roscado un dispositivo de extracción que permite la introducción de gas (dióxido de carbono, o una mezcla de 60 % de dióxido de carbono y 40 % de nitrógeno) desde una bala o pipeta. Botellas, estas son de dos tipos retornables y de un solo uso. Las retornables exigen, para posteriores usos, el lavado, el aclarado y el escurrido antes de su relleno, cierre, pasteurización y etiquetado. Las desechables, sólo requiere ser sometidas a un chorro, primero de aire estéril a presión y luego de agua esterilizada para su posterior relleno, cierre, pasteurización y etiquetado. 4.1.6. Estudio económico. Es aquel que comprende el monto de los recursos económicos necesarios que implica la realización del producto artesanal previo a su puesta en marcha, así como la determinación del costo total requerido en su periodo de fabricación. 4.1.6.1. Inversión. 35 Según Pérez, (2015); Existen 2 tipos de inversiones, cuya suma proporcionará el total de inversiones necesario para poner en marcha el proyecto (elaboración de cerveza artesanal). Inversiones en Activos fijos. Son aquellas destinadas a recursos de tipo tangible, como la maquinaria o el mobiliario preciso, o intangible, es decir, que no se pueden “tocar”, como los estudios, las relaciones con los proveedores, derechos y permisos. Inversiones en Capital de trabajo o activos circulantes. Se trata de determinar los recursos necesarios para poner en funcionamiento el proyecto (materias primas, mano de obra, etc.). Para calcular este capital de trabajo, es preciso restar a los activos corrientes que ya posee la empresa para poner en marcha el proyecto (capital disponible en efectivo o no, materias primas, repuestos y productos), los pasivos o deudas por pagar a proveedores. 4.1.6.2. Gastos totales. Son los gastos totales que va a suponer el proyecto. Para obtener este resultado es preciso analizar: Los gastos de administración y ventas, donde se engloban los gastos derivados de la remuneración del personal, depreciaciones, etc. Los gastos financieros, aquellos gastos correspondientes a los intereses de las obligaciones financieras. Los gastos de fabricación y comercialización, serían aquellos gastos derivados de facturas de luz, combustibles, impuestos, repuestos, etc. (Pérez, 2015). 36 4.1.6.3. Costos. Se trata de los costos de producción, dentro de los que se encuentran las materias primas, materiales y recursos necesarios para crear el producto o dar el servicio. Estos costos se pueden clasificar en función de su valor, como variables o fijos (Pérez, 2015). 4.1.6.4. Ingresos. Por otro lado, en el estudio económico, además de los gastos Pérez, (2015), menciona que hay que realizar una valoración del dinero que se estima se puede recaudar gracias a la venta del producto o servicio realizado y de otros tipos de ingresos que puedan beneficiar la rentabilidad del proyecto. 4.2. Marco Conceptual. 4.2.1. Análisis Técnico. Busca determinar, la viabilidad técnica de la elaboración del producto, las inversiones necesarias para realizar dicha producción tanto en tecnología, infraestructura, como en personal y materiales, (Barajas Vásquez et al., 2018). 4.2.2. Cerveza Artesanal. Es aquella que está elaborada sin aditivos ni conservantes, siguiendo una “receta” propia que le da un sabor distinto y personal, al poner mayor atención en el sabor y la textura, (Tovar, 2020). 4.2.3. Cebada. 37 El grano de la cebada es el más rico en almidón y posee las proteínas suficientes para proporcionar el alimento necesario para el crecimiento de la levadura, (Cervecear, 2019). 4.2.4. Molienda. La molienda de Malta se hace para romper la cáscara del grano y que este quede separado de su endospermo y quede expuesto al proceso enzimático del macerado, (Cervecillas, 2018). 4.2.5. Mosto. El mosto de cerveza es el líquido extraído del proceso de remojado de malta y contiene los azúcares que son metabolizados por las levaduras para generar el alcohol de la bebida (Taylor, etal., 2018). 4.2.6. Lúpulo. El lúpulo de cerveza se usa para dar sabor, aroma, amargor y sirve como bactericida protegiendo la cerveza de contaminaciones, (Lúpulo, 2020). 4.2.7. Filtración. El filtrado de cerveza elimina la levadura, los taninos, y algunas proteínas que contribuyen a sabores no deseados. Además, remueve pequeñas impurezas en la cerveza, que se quedan después de la maduración (Beersmith, 2020). 4.2.8. Fermentación. 38 La fermentación es el proceso mediante el cual la levadura transforma los azúcares provenientes del mosto de cebada, en etanol y dióxido de carbono. (Cerveceros de México, 2020). 4.2.9. Maduración. La maduración, es el período posterior a la fermentación primaria, durante el cual se mantiene la cerveza en reposo, a temperaturas determinadas, con el fin de mejorar las condiciones organolépticas de la misma, (Gigliarelli, 2016). 4.2.10. Análisis Económico. Determina cuál es el monto de los recursos económicos necesarios para la realización del proyecto y cuál será el costo total de la operación de la planta, (Baca Urbina, 2006). 4.3. Marco Legal. En Colombia existen normas que rigen el mercado y la producción de bebidas alcohólicas, estas normas son: Decreto 1686 de 2012 del Ministerio de Salud, El decreto establece el reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios que se deben cumplir para la fabricación, elaboración, hidratación, envase, almacenamiento, distribución, transporte, comercialización, expendio, exportación e importación de bebidas alcohólicas destinadas para consumo humano (Decreto 1686, 2012). Decreto 3192 de 1983: Reglamenta parcialmente el Título V de la Ley 9 de 1979, en lo referente a fábricas de alcohol y bebidas alcohólicas, elaboración, hidratación, envase, 39 distribución, exportación, importación y venta de estos productos y se establecen mecanismos de control en el territorio nacional (Decreto 3192, 1983). Registro Invima, el cual protege y promueve la salud de la población, mediante la gestión del riesgo asociada al consumo y uso de alimentos, medicamentos, dispositivos médicos y otros productos objeto de vigilancia sanitaria. 40 5. METODOLOGÍA. 5.1. Caracterización y diagnóstico del proceso. Se realizaron varias visitas a la Micro Cervecería Artesanal (CIA) ubicada en Ricaurte, con una distancia de aproximadamente 136 km. Ya en la cervecería, se estableció en un documento el diagnóstico de todas las condiciones de los procesos y registros de la elaboración de un lote de producción de cerveza artesanal, identificando en este todos los pasos necesarios para completar dicho proceso. Quiénes participaron en la caracterización del proceso: Tesista: El estudiante registro los procesos, organizo y distribuyo la información obtenida, desarrollando los objetivos del análisis técnico económico al profundizar en el aprendizaje y la adaptación a medida que el proyecto avanzaba. Interesado: Se conto con la ayuda, guía y participación del dueño de la cervecería, redactando la documentación sobre las condiciones de los procesos de principio a fin. 5.2. Establecer los diagramas de proceso de la planta. Con ayuda del programa diagrams.net de Google, se representó la secuencia cronológica de todas las operaciones y actividades, inspecciones, tiempos permitidos y materiales que se utilizaron en la elaboración de una cerveza artesanal, mostrando el comienzo del proceso, los puntos de decisión y del producto terminado. Todo ello, nos proporcionó la visualización del funcionamiento del proceso de producción artesanal, volviendo la descripción más intuitiva y analítica. Con esto, también se expresó el flujo de información, los materiales, las derivaciones del proceso y el número de pasos que posee cada conexión entre sí, y de este modo, se obtuvo una visión del mapa de cada actividad. 41 Para esto, Se utilizaron dos símbolos para construir la gráfica del proceso operativo: un pequeño círculo represento una operación (Antes de cualquier actividad productiva) y un pequeño cuadrado represento una inspección (Examinara parte del proceso). Por otro lado, el diagrama de flujo de procesos nos brindó múltiples propósitos y beneficios al documentar el proceso, logrando una mejora en la comprensión, el control de calidad y la capacitación de los empleados, además se estandarizo el proceso para obtener una eficiencia y repetibilidad óptima. 5.3. Establecer los balances de materia del proceso. Se diagnóstico el proceso de la micro cervecería CIA, elaborando un lote de producción de cerveza artesanal, el cual inicio detallando las especificaciones por cada etapa y buscando la alternativa de mejora respecto de las propiedades físico-químicas de la cerveza. Es por esto, que en el proceso de producción de la cerveza artesanal tipo ALE se vieron implicadas diferentes operaciones unitarias las cuales, en esta investigación se describieron especificando temperaturas, tiempos y cantidades con ayuda de un balance de masa, siendo este último el manifiesto de la ley de la conservación de la materia, adulando a que la materia que entra y que sale del proceso debe de ser la misma independientemente sí está ha sufrido procesos en calentamiento, enfriamiento, fermentación, mezcla, secado, etc. El balance de esta nos permitió cualificar y cuantificar las entradas y salidas del proceso optimizando el uso de la materia prima y la implementación de operadores. 42 5.4. Establecer las dimensiones de equipos principales y secundarios. El dimensionamiento de los equipos y las instalaciones de la planta fue uno de los aspectos más importantes dentro del proyecto al comprender el diseño de la planta, el cual se enfocó en obtener el mejor uso del espacio; de esta manera fue posible que cohabitaran en aquella el personal, los materiales y las máquinas necesarias. Y una vez realizados los Balances de Materia, se realizaron los cálculos iniciales en los que se obtuvieron las dimensiones principales de los equipos y maquinarias implicados en el proceso de elaboración de cerveza artesanal. En los cuales, el tamaño de los equipos estuvo referido inicialmente a la capacidad de producción, como unidades (volumen o pesos a procesar) o flujos (magnitudes por unidad de tiempo), siendo algunas dimensiones principales: altura, longitud, anchura, diámetro, volumen, superficie en planta, capacidad de trabajo y caudal. De tal forma el dimensionamiento, resalto la distribución de cada elemento de la planta e identifico la buena distribución de cada uno de ellos favoreciendo el movimiento, almacenamiento, colaboraciones y todas las actividades que se desarrollaron en el espacio. 5.5. Establecer costos de inversión y costos de operación del proceso. Uno de los objetivos del estudio técnico fue el de suministrar la información que permitió cuantificar el monto de las inversiones necesarias para la implementación del proyecto, así como los costos de operación que se generaron en el mismo. Por lo tanto, los costos fueron igual a los valores de las materias primas utilizadas en la producción de un lote de cerveza artesanal, más los valores de los salarios pagados a los trabajadores dedicados a la producción, más los valores de otros recursos utilizados durante el proceso. Dicho de otra 43 manera, el costo fue la sumatoria de los valores de la mano de obra directa, la materia prima directa y otros costos indirectos. 5.6. Proyección de ventas. Para unir el esfuerzo de venta y minimizar los costos de los recursos necesarios de producción, se elaboró un pronóstico de ventas, el cual permitió conocer las utilidades del proyecto y de este modo, se encontró la viabilidad adecuada del mismo, identificando la cantidad viable producida, cuánto personal senecesitó y cuánto dinero se invirtió, entre otros. Para el cálculo se tomó el consumo anual per cápita de cerveza en Colombia, el porcentaje de mercado de la cerveza artesanal y se consideró el emprendimiento ubicado en el municipio de Ricaurte y sus alrededores (RI) donde se asumió que un porcentaje de la población es mayor de edad, otro porcentaje no es consumidor de cerveza, y el restante que, sí consume cerveza, un porcentaje prefiere la cerveza artesanal. A. Población (Ri) = Censo de Habitantes B. % de la población es mayor de 18 años C. % no consume cerveza D. % sí consume cerveza E. % prefiere la cerveza artesanal a la industrial F. Consumo per cápita de cerveza en Colombia L. /hab. año G. % Mercado de la cerveza artesanal H. % Crecimiento anual del mercado 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 (RI) = A * B * D * E * F * G = L. 𝑎ñ𝑜. 44 Además, teniendo en cuenta el ritmo al que viene creciendo el mercado anual, se estimó la demanda de cerveza artesanal en el municipio de Ricaurte y el conurbano para el año entrante con la siguiente fórmula. 𝐶𝑟𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (RI) = 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 L. 𝑎ñ𝑜 * H año. = L. 45 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS. 6.1. Diagnóstico y caracterización técnica de producto y proceso de la producción técnica. Se recopilaron, análisis y datos de diferentes tipos de información para desarrollar el diagnóstico y caracterización con el propósito de determinar la viabilidad técnico económica de la cervecería como objeto de estudio, en la cual el desarrollo contó con 4 etapas principales, Estudio técnico, evaluación de la viabilidad técnica, evaluación de la viabilidad económica y por último la evaluación financiera que resulta útil para evaluar la rentabilidad del negocio ya existente. 6.1.1. Estudio Técnico. La planta está ubicada en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca, cerca de la calle principal del pueblo, una ventaja significativa para su distribución. Cuenta con un clima tropical, es decir cálido, húmedo y lluvioso durante todos los meses del año, el clima es variado con temperaturas promedio de 26ºC. Adicionalmente, dicha ubicación estratégica posee facilidades de transporte y vías de comunicaciones adecuadas, disponibilidad de agua, energía y combustibles, etc. Además, las capacidades instaladas y utilizadas previstas para 2 turnos de trabajo diario durante 6 días a la semana, permiten atender, sin necesidad de incurrir en nuevos gastos de inversión, a cualquier incremento inesperado de la demanda del mercado. 6.1.2. Transporte y vías de comunicaciones adecuadas. La ubicación de la empresa dentro del municipio de Ricaurte facilita las comunicaciones terrestres con la ciudad de Bogotá D.C. Desde su ubicación se pueden 46 optar por varias vías terrestres, en muy buen estado para la circulación, lo cual es muy importante cuando se realizan distribuciones parciales a diferentes clientes. 6.1.3. Disponibilidad de energía eléctrica. El local donde se encuentra la cervecería artesanal, cuenta con suficiente capacidad de energía eléctrica para sus requerimientos de energía. A demás, la empresa distribuidora de la energía eléctrica garantiza el suministro a las tarifas aplicadas en el sector. 6.1.4. Disponibilidad de servicios públicos, agua, teléfono, viabilidad, infraestructura, eliminación de desechos. En la ubicación del local, existen todos los servicios públicos como: instalaciones aguas blancas, aguas negras, telefonía, calles asfaltadas y pavimentadas, servicio de aseo urbano y domiciliario. En cuanto a los desechos resultantes del proceso productivo son mínimos y no generan ningún desecho nocivo líquido, solido o gaseoso. Los únicos desechos generados, son de origen orgánico como: gas carbónico, agua de limpieza con sus respectivos agentes de limpieza orgánicos, afrecho, levadura y tierra diatomea, que no requieren de un proceso especial para su eliminación. Además, no existe contaminación sónica emanada de la línea de producción. 6.1.5. Macro localización. En la Imagen 1 se observa el posicionamiento geográfico del municipio de Ricaurte en el departamento de Cundinamarca, Este se encuentra a una distancia de 2h 7 min aproximadamente de la ciudad de Bogotá D.C. 47 Imagen 1. Macro localización. 6.1.6. Micro localización. La Imagen 2 muestra la ubicación de la cervecería más detalla dentro del municipio de Ricaurte, la cual se encuentra localizada cerca a el centro del pueblo en la dirección Carrera. 14 #5-66, Ricaurte, Cundinamarca. Imagen 2. Micro localización. 6.1.7. Ficha técnica. Para garantizar la calidad y la estandarización del producto en cada elaboración, se realizó la ficha técnica para la cerveza “La Mona” ver anexos, en la que se especifica sus ingredientes principales, color de la cerveza, presentación, grado de alcohol y el grado de amargor. Además, se describe el tipo de fermentación, el proceso de filtración, tipo de carbonatación y si se realiza el proceso de pasteurización. 48 6.1.8. Materiales y equipos. La Planta está constituida por los siguientes materiales y equipos: 6.1.8.1. Equipos. 6.1.8.1.1. Molino de Malta. En la Imagen 3 se observa el molino de Malta, el cual está fabricado en una estructura de base sólida y Tolva en acero inoxidable 304, motor de 3/4 HP, interruptor de encendido, 2 masas estriadas que tienen diferente velocidad de rotación. Especificaciones y dimensiones: *Capacidad: 100 kg/h. de Malta. *Potencia: 220 vol. *Alto: 1.20 m *Ancho: 0.25 m *m2: 0.3 m2 Imagen 3. Molino de Malta. 6.1.8.1.2. Olla de Maceración y Cocción. En la Imagen 4, se observa la olla de maceración y cocción, la cual está fabricada completamente en acero inoxidable 304, pulido interior sanitario, exterior y tapa tipo domo abatible con pulido brillante, 4 bases cilíndricas. Conexiones para carga y descarga de agua/mosto y recirculación de mosto. Aislación térmica con lana de vidrio en pared, Compatible con gas natural o cilindro, 3 quemadores a gas de alta capacidad. Sensor para lectura digital de temperatura y válvulas en acero inoxidable 304. 49 Especificaciones y dimensiones: *Capacidad Bruta: 175 L *Capacidad Neta: 170 L *Alto: 1 m *Ancho: 0.90 m *m2: 0.90 m2 Imagen 4. Olla de maceración y cocción. 6.1.8.1.3. Olla filtración. En la Imagen 5 se observa la olla de filtración con su falso fondo, la cual está fabricada en su totalidad en acero inoxidable 304 con pulido interior sanitario, exterior brillante y tapa abatible con pulido esmerilado. Bases cilíndricas, conexiones para carga y descarga de agua/mosto y recirculación de mosto con válvulas de acero inoxidable 304, filtro falso fondo desmontable con perforaciones longitudinales, cuchillas de corte y Spray Ball en acero inoxidable 304. Aislamiento térmico en pared y fondo con poliuretano. Especificaciones y dimensiones: *Capacidad Bruta: 190 L *Capacidad Neta: 170 L *Ancho: 0.80 m *Largo: 0.80 m *m2: 0.64 m2 50 Imagen 5. Olla filtración. 6.1.8.1.4. Tanque de precalentamiento agua de riego. En la Imagen 6 se observa el tanque de precalentamiento de agua, elaborado en su totalidad en acero inoxidable 304, pulido interior sanitario y exterior brillante con tapa abatible, conexiones para entrada y descarga de agua, patas tubulares, quemador a gas y sensor para lectura digital de temperatura. Especificaciones y dimensiones: *Capacidad Bruta: 40 L *Capacidad Neta: 40 L *Alto: 0.80 m *Ancho: 0.30 m *m2: 0.24 m2 Imagen 6. Tanque de precalentamiento agua de riego. 6.1.8.1.5. Tanque uniproceso (Fermentador/Madurador). En la Imagen 7 se observa el tanque de uniproceso el cual está diseñado de forma cilíndrica y cónica, con una chaqueta para la circulación de agua fría, 51 elaboradoen su totalidad en acero inoxidable 304, pulido interior sanitario y exterior brillante. Tapa tipo domo con válvula de salida para eliminación de CO2 a través del airlock y salida para eliminación de levadura en la parte inferior, control de temperatura realizado con un termostato, que opera una electroválvula que habilita el ingreso de agua fría a la camisa. Especificaciones y dimensiones: *Capacidad Bruta: 190 L *Capacidad Neta: 170 L *Alto: 1.70 m *Ancho: 0.80 m *m2: 1.36 m2 * 2 = 2.72 m2 Imagen 7. Tanque uniproceso (fermentador/madurador). 6.1.8.1.6. Filtro de velas. En la Imagen 8, se observa el sistema de filtración bajo presión de forma discontinua, consta de 3 elementos filtrantes de forma tubular en su mayoría recubiertos por capas de un medio filtrante (tierra diatomea), se distribuyen verticalmente en una carcasa cilíndrica vertical con fondo cónico y tapa esférica, elaborado en acero inoxidable 304, pulido interior sanitario y exterior brillante. Cuenta con una mirilla para la inspección visual del filtrado. 52 Especificaciones y dimensiones: *Capacidad Neta: 20 L *Alto: 0.60 m *Ancho: .25 m *m2: 0.15 m2 Imagen 8. Filtro de velas. 6.1.8.1.7. Envasado. En la Imagen 9, se observa la envasadora de botellas de 330 ml, la cual está fabricada en acero inoxidable 304 y cuenta con 3 puestos neumáticos, los cuales facilitan el llenado con poco oxígeno mediante evacuación múltiple y barrido intermedio de CO2. Además, en esta misma imagen a la derecha se encuentra la selladora de tapa de acción manual. Dimensiones: *Alto: 0.50 m *Ancho: 0.15 m *m2: 0.075 m2 Imagen 9. Envasado. 6.1.8.1.8. Sistema de frío. 53 En la Imagen 10, se observa el sistema de enfriamiento que permite enfriar y almacenar agua mezclada con glicol de grado alimenticio, a su vez este recircula por medio de una bomba centrifuga de 1/4HP incorporada a el congelador horizontal con tapa, cuenta con aislamiento térmico, válvula antirretorno, juego de mangueras y sensor de temperatura digital. Dimensiones: *Alto: 1 m *Ancho: 1 m *m2: 1 m2 Imagen 10. Sistema de frio. 6.1.8.1.9. Bombas. En la Imagen 11, se observan las bombas de transferencia en acero inoxidable, para realizar el flujo de agua de lavado y mosto en cada etapa de la producción. Especificaciones y dimensiones: *Motor: Monofásico a 127 V/bifásico a 220 V. *Eficiencia: 70% *Diámetro de succión: 1” *Diámetro de descarga: 1” Imagen 11. Bombas. 6.1.8.1.10. Tuberías. 54 Todas las tuberías e interconexiones del tren de cocción son en acero inoxidable de 1 in, en las que se incluyen las válvulas sanitarias, lo acoples de desmontaje y el visor de mosto que se observa en la Imagen 12. Imagen 12. Mirilla. 6.1.8.2. Instrumentos. 6.1.8.2.1. Analizador de cerveza. En la Imagen 13, se observa el analizador de cerveza el cual consta de un medidor DSA 48 que puede medir la densidad y determinando el contenido de alcohol, junto a otros parámetros como el extracto original, el extracto real, el grado de fermentación y el contenido calórico. Especificaciones y dimensiones: *Alto: 0.30 m *Ancho: .40 m *m2: 0.12 m2 Imagen 13. Analizador de cerveza. 6.1.8.2.2. Medición pH y temperatura. En la Imagen 14, se observa el Thermo Scientific Orion 3-Star Benchtop pH Meter con sonda, soporte de sonda y pantalla LCD. 55 Imagen 14. óhmetros. 6.1.8.2.3. Medición gramos. En la Imagen 15, se observa la balanza electrónica de precisión Mettler Toledo, con capacidad de 610 gramos por 0.01 g de resolución y un plato de 18 cm de diámetro. Imagen 15. Balanza electrónica. 6.1.8.2.4. Tablero de Control. En la Imagen 16, observamos a la izquierda de tablero central de control con indicadores digitales de temperatura, programación fermentadores, accionamiento de bombas y a la izquierda el registrador de gráficos Truline de Honeywell que cuenta con 1 entrada analógica, 1 salida de control con programación de punto de ajuste, 2 salidas de alarma, 2 entradas digitales. 56 Imagen 16. Tablero central de control. 6.1.8.3. Área de producción. Con la localización de la planta y la distribución interna de la misma, tiene una disposición adecuada de las maquinarias y equipos tanto principales y secundarios, acorde con los desplazamientos de las materias primas, insumos y producto final, siendo en su totalidad de 16,145 m2 de área de producción, los cuales se estimaron de acuerdo a los dimensionamientos de los equipos principales y secundarias dando un total de 6,145 m2 y el restante siendo 10 m2 es el espacio entre los equipos para sus movimientos, el espacio entre el equipo y el muro, el espacio para las maniobras y el área de almacenamiento de materias primas e insumos. 6.1.8.4. Materia prima. 6.1.8.4.1. Malta. En la Imagen 17, se observa en la izquierda, la mezcla en grano de 2 tipos de Maltas, las cuales se usan por las características que aportan durante el proceso de producción y al producto terminado. A su vez, en la derecha, de la imagen se observa la mezcla luego del proceso de molienda. Las Maltas que se emplean son: • Pilsen. 57 La malta Pilsen produce mostos claros y brillantes de fácil filtrado, ayudando a la consistencia de la cerveza y aumentando el rendimiento. Además, es altamente eficiente y otorga aromas a miel y malta dulce. • Múnich. La malta Múnich aparte de brindar trazas típicas a un fresco sabor a grano de Malta, se usa en pequeñas cantidades con el fin de aportar un color dorado y un sabor acaramelado. Imagen 17. Malta. 6.1.8.4.2. Extracto de Lúpulo. El extracto de Lúpulo además de ser económico, permite ajustar en la cerveza el amargo (IBUs) y potenciar el aroma ya que tienen los componentes más importantes concentrados, es decir, sus α-ácidos de color verde y sus aceites esenciales de color amarillo como se observa en la Imagen 18, que al mezclarlos en el proceso cervecero logran incrementar el amargor, el aroma, el sabor, la retención de espuma y la estabilidad de la cerveza. Imagen 18. Extracto de lúpulo. 6.1.8.4.3. Levadura S05. 58 En la Imagen 19, se observa la levadura de la marca Fermentis de tipo Ale de origen americana, la cual se usa por la facilidad de controlar la temperatura de fermentación entre 15-24°C, además ayuda a producir una cerveza más clara, balanceada, con bajo diacetilo y una terminación limpia en el paladar con una espuma densa y estable. Imagen 19. Levadura s05. 6.1.8.4.4. Agua. (Envasadora de agua la Regional). Debido a que el agua influye directamente en la elaboración de cerveza y para mantener la misma calidad y características del producto en cada producción, se usa agua potable, filtrada y purificada con UV de la envasadora la regional ver Imagen 20, la cual garantiza que esté libre de exceso de sales, materia orgánica, microbiológicamente pura y libre de aromas y sabores extraños. Imagen 20. Agua. (envasadora de agua la regional). 6.1.8.5. Reactivos. • Yodo. 59 Se usa para realizar la prueba de almidón o test del yodo al finalizar la maceración, esto con el fin de comprobar si quedan almidones en el mosto. • Cloruro de Calcio. Es usado en la etapa de cocción para ajustar el pH y promover la floculación de proteínas cargadas negativamente junto a la cohesión de la levadura en la etapa de fermentación. • Ácido Fosfórico. Es usado en la etapa de cocción para acidificar el mosto y aumentar el rendimiento al ser fuente adicional de fósforo para la levadura en la etapa de fermentación. 6.1.9. Proceso de fabricación. La cerveza artesanal es un producto que varía en su proceso según el tipo de cerveza que se desea fabricar, pero esta variación se da solo en la cantidad de ingredientes que se le agreguen a cada tipo de
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