Fermentadores cónicos y cilindroconicos (CCT) representan la corriente dominante a nivel mundial en materia de fermentación de la cerveza.
Un detalle fundamental que a menudo se pasa por alto durante el proceso de adquisición: un fermentador no es simplemente un recipiente a presión independiente. Su modo de instalación —en interior o en exterior— determina la configuración estructural, las especificaciones de aislamiento, el sistema de refrigeración y la selección de los accesorios de seguridad. Los fermentadores para interior y para exterior no pueden diseñarse simplemente ampliando las dimensiones de uno u otro. Las diferencias en las condiciones ambientales provocan variaciones significativas en el coste de inversión, el consumo energético de refrigeración, la estabilidad de la producción y la vida útil de los equipos.
Dos enfoques de diseño distintos
Los proyectos de cervecerías artesanales pequeñas y medianas suelen utilizar fermentadores cónicos instalados en el interior de salas de cocción con temperatura controlada. Al estar protegidos en el interior, los depósitos sufren una interferencia térmica limitada por la radiación solar y las fluctuaciones diurnas de temperatura. Los fermentadores de interior suelen apoyarse en patas de soporte, con ángulos cónicos que oscilan entre los 60° y los 75°. Un cono demasiado estrecho provoca una altura total excesiva del depósito, mientras que un cono demasiado ancho dificulta la descarga de la levadura. Este rango angular se ha verificado repetidamente en la ingeniería práctica de la elaboración de cerveza.
La refrigeración se consigue mediante una camisa segmentada de glicol en la envolvente cilíndrica, además de una camisa independiente para la sección cónica. El control independiente del refrigerante en varias zonas disipa el calor metabólico generado durante los picos de fermentación. La espuma de poliuretano sirve como material de aislamiento térmico. Las superficies en contacto con el producto están pulidas a un valor de Ra < 0,4 μm, y todas las soldaduras presentan penetración completa y están pulidas tanto en el lado interior como en el exterior. En la parte superior de los depósitos se han instalado válvulas de alivio de presión y válvulas de ruptura de vacío para contrarrestar los golpes de presión negativa provocados por el vaciado de los depósitos y las operaciones cíclicas de CIP (limpieza in situ).
En el caso de las cervecerías con bar y las cervecerías artesanales pequeñas y medianas, los fermentadores de interior facilitan la inspección y el mantenimiento. Las bocas de acceso, los puntos de muestreo y la instrumentación están situados de forma que permiten un manejo manual ergonómico. La disposición flexible de los equipos permite ampliar la capacidad de forma gradual mediante la incorporación de depósitos adicionales. Por el contrario, los depósitos interiores ocupan una valiosa superficie útil del edificio; la altura del techo y la capacidad de carga del suelo establecen límites estrictos al volumen máximo por depósito.
Las fábricas de cerveza comerciales a gran escala suelen utilizar fermentadores cónicos verticales al aire libre. Estos depósitos, situados en patios abiertos en lugar de en naves de producción, ahorran espacio en los edificios y facilitan la ampliación por fases a gran escala de los parques de depósitos. No obstante, los fermentadores al aire libre funcionan en condiciones de servicio adversas: alta temperatura de la pared exterior debido a la luz solar directa en verano, riesgo de heladas en invierno, importantes oscilaciones de temperatura a lo largo del día, además de una corrosión continua provocada por las condiciones meteorológicas. Estas condiciones externas exigen ajustes exhaustivos en el diseño estructural y de procesos; los fermentadores al aire libre nunca son simples copias a mayor escala de los depósitos de uso interior.
En cuanto al aislamiento, los fermentadores exteriores requieren un aislamiento de poliuretano de entre 150 y 220 mm de espesor, protegido por un revestimiento exterior de paneles de aluminio o chapas de acero ondulado de color. El revestimiento evita que el agua de lluvia se infiltre en la capa intermedia de aislamiento. Una vez que el agua penetra y degrada el rendimiento del aislamiento, se produce una pérdida de frío considerable, el consumo de energía de refrigeración se dispara y surge una estratificación térmica vertical en el interior del tanque. Dicha estratificación dificulta la reducción del diacetilo en el mosto y la cerveza, y debilita la capacidad de sedimentación de la levadura.
Desde el punto de vista estructural, los fermentadores al aire libre no pueden reutilizar las patas de soporte diseñadas para depósitos de interior de pequeña capacidad. Los conjuntos de soporte deben ofrecer una mayor resistencia mecánica y una mayor capacidad para evitar el vuelco. En el caso de los grandes fermentadores de cerveza al aire libre utilizados en la industria, la solución más habitual consiste en patas de soporte de alta resistencia combinadas con vigas anulares reforzadas.
En la verificación técnica de los recipientes a presión, las cargas de viento y nieve suelen convertirse en factores determinantes en el diseño de los fermentadores al aire libre. Por el contrario, los fermentadores en interiores están protegidos por las estructuras de los edificios, por lo que las cargas de viento y nieve no suelen ser condiciones determinantes en su diseño.
La carga térmica total que actúa sobre los fermentadores al aire libre se compone de dos elementos: el calor metabólico liberado por la fermentación de la levadura y el calor que penetra desde el entorno. La entrada de calor aumenta drásticamente bajo la intensa exposición solar del verano. Por lo tanto, los fermentadores al aire libre requieren una zonificación de la camisa muy detallada: control de refrigeración independiente para las secciones superior, media e inferior de la camisa, así como para el cono. La camisa de refrigeración se divide normalmente en 2-3 segmentos de la camisa, más un segmento específico para el cono.
Los accesorios de seguridad destinados al uso en exteriores deben cumplir unas especificaciones más estrictas. Además de las válvulas de alivio de sobrepresión y las válvulas de ruptura de vacío estándar, en los proyectos ubicados en las frías regiones del norte se deberán seleccionar válvulas de ventilación resistentes a la congelación que se caractericen por una alta capacidad de caudal, un bajo índice de fugas y una resistencia superior a la corrosión para su uso en exteriores a bajas temperaturas.
Un error habitual en los proyectos de cervecerías: diseñar fermentadores exteriores de gran capacidad copiando directamente los conjuntos de parámetros desarrollados originalmente para depósitos interiores. Tras la puesta en marcha, esta práctica inadecuada provocará múltiples problemas, entre los que se incluyen un consumo excesivo de refrigeración, la estratificación térmica en el interior del depósito y fallos frecuentes en las válvulas.
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