Los recipientes de fermentación, también conocidos como fermentadores o FV (y en ocasiones escritos como «fermentors»), son los depósitos, barriles u otros recipientes en los que se almacena el mosto mientras fermenta para convertirse en cerveza.
Los recipientes de fermentación siempre han sido una parte esencial incluso de la cervecería casera más modesta. A lo largo del tiempo, han adoptado una variedad casi infinita de formas; prácticamente cualquier cosa que pueda contener líquido puede servir como fermentador. Dicho esto, la tecnología utilizada en los recipientes de fermentación ha avanzado considerablemente durante los últimos 50 años.
Evolución histórica de los depósitos de fermentación
Históricamente, la evolución de los recipientes de fermentación ha reflejado muy de cerca la evolución de los métodos y la tecnología de elaboración de la cerveza. Probablemente, las primeras cervezas se fermentaban en bolsas de piel de animal y cuencos de madera tallada. Desde las primeras civilizaciones sumerias y egipcias (hacia el 4000 a. C.), de donde proceden los primeros registros escritos sobre la elaboración de cerveza, los recipientes utilizados eran jarras de cerámica similares a ánforas, probablemente con una capacidad de hasta unos pocos cientos de litros. Estas vasijas de cerámica siguieron siendo los recipientes de fermentación y almacenamiento de la mayoría de las cervezas (y también de los vinos) durante miles de años.
Es en el periodo comprendido entre los años 500 y 1000 d. C. cuando aparecen las primeras pruebas históricas de los métodos de elaboración de cerveza en el norte de Europa. Por entonces, el recipiente de fermentación más utilizado estaba hecho de madera, normalmente de roble, y el roble siguió siendo el material preferido hasta bien entrado el siglo XIX. Véase “roble”. Al principio se utilizaba madera en bruto sin revestir, pero en el siglo XIX la mayoría de los recipientes de fermentación de madera estaban revestidos con algún tipo de alquitrán, brea o resina. El revestimiento actuaba como una superficie inerte que impedía que la cerveza entrara en contacto directo con la superficie de la madera, bastante blanda, rugosa y permeable. Los recipientes de madera revestidos podían limpiarse con mayor eficacia, lo que aumentaba significativamente la estabilidad de la cerveza frente tanto a las infecciones microbiológicas como a los sabores indeseados procedentes de la propia madera. Los recipientes de fermentación de madera se fabricaban en diversas dimensiones: pequeños o grandes, abiertos o cerrados, verticales u horizontales. Hasta hace muy poco, los recipientes de fermentación de Pilsner Urquell seguían siendo una “selva” de cubas de madera abiertas, cada una sobre su propio pedestal. Véase Pilsner Urquell. En la época de la Revolución Industrial, muchos recipientes de fermentación de madera eran de tamaño enorme. La más famosa (o infame) de ellas era una cuba de fermentación de la cervecería Meux «Horse Shoe» de Londres. Véase Meux Reid & Co. Esta cuba de fermentación de madera medía 22 pies de altura y tenía una capacidad de más de medio millón de litros de cerveza en fermentación. A las 18:00 horas del 17 de octubre de 1814, uno de los 29 aros gigantes de hierro que sujetaban la cuba se rompió. La cuba estalló, provocando una reacción en cadena con las cubas circundantes, derribando la pared del edificio e inundando la calle. Dos casas quedaron arrasadas y nueve personas perdieron la vida en la «inundación de cerveza de Londres».”
Depósitos cilíndrico-cónicos en la fábrica de cerveza Paulaner de Múnich. Los depósitos cilíndrico-cónicos tienen un fondo inclinado en forma de cono que, entre otras ventajas, permite a los cerveceros extraer fácilmente la levadura para su eliminación o para volver a introducirla en el proceso. Roger Putman
Este incidente, entre otros, impulsó a las fábricas de cerveza a empezar a buscar materiales distintos de la madera para las grandes cubas de fermentación. Más adelante, en el siglo XIX, la mayoría de las grandes fábricas de cerveza nuevas o en expansión incorporaban cubas de fermentación cuadradas de hormigón revestidas con resina, asfalto, pizarra o esmalte. A continuación se ofrece una descripción de una cervecería londinense al estilo del siglo XIX, tal y como se describía en 1911:
El siguiente proceso es el de la fermentación, que se lleva a cabo en una espléndida sala situada en la planta baja, cuyo suelo está construido íntegramente con pizarra. Se conoce como la “Sala Havelock”, ya que se construyó en la época del Motín de los Indios, y tiene forma de L, con unas dimensiones de 210 pies por 132 pies. Aquí se encuentran los recipientes de fermentación, de pizarra y madera, cada uno provisto de un «paracaídas» de cobre para retirar la levadura, que se comunica con los tanques de levadura situados más abajo. Cada uno de los recipientes tiene una capacidad de entre 120 y 190 barriles y cuenta con un «attemporator» para subir o bajar la temperatura del mosto a voluntad. Este dispositivo consiste en una serie de tubos fijados en el interior de la cuba y con la entrada y la salida en el exterior; de este modo, es posible hacer circular agua caliente o fría por los tubos a cualquier hora.
Las fermentaciones activas desprenden una cantidad considerable de calor, y las temperaturas de fermentación pueden elevarse rápidamente hasta un punto en el que los sabores y el estado de la levadura se vean afectados negativamente. Por lo tanto, la capacidad de enfriar la cerveza en fermentación era importante, especialmente durante los cálidos meses de verano. La introducción de los depósitos de acero dulce coincidió con la generalización del uso de la refrigeración industrial “artificial”. Introducida por primera vez en la cervecería alemana Spaten en 1871, la refrigeración artificial permitía enfriar los recipientes de fermentación por medios distintos al enfriamiento “natural” que se conseguía excavando profundas bodegas de fermentación. Estas bodegas se enfriaban mediante grandes cantidades de hielo extraído de ríos y lagos en invierno, que luego se colocaba sobre los techos y bajo los suelos de las mismas. En los inicios de la refrigeración, el enfriamiento de los recipientes de fermentación se lograba bien haciendo circular aire refrigerado por las bodegas de fermentación, bien haciendo circular agua enfriada o salmuera a través de serpentines metálicos situados en el interior de los tanques. Normalmente, los serpentines estaban fabricados en cobre o latón, ya que ambos materiales conducen la temperatura de manera eficiente y no se corroen en gran medida por el mosto o la cerveza. Los serpentines de refrigeración se colocaban a lo largo de los laterales o en el fondo de los depósitos de fermentación. Al abrir y cerrar manualmente las válvulas de los serpentines, era posible enfriar rápidamente la cerveza, incluso durante la fermentación activa. Sin embargo, este método seguía siendo primitivo y la temperatura podía variar mucho de un depósito a otro, ya que los depósitos eran abiertos y no estaban aislados.
A principios del siglo XX, la rápida industrialización trajo consigo el uso generalizado del acero dulce en todo tipo de construcciones. El acero dulce se convirtió en el material preferido para fabricar depósitos de fermentación. Dado que el acero dulce es muy susceptible a la corrosión provocada por líquidos ácidos como la cerveza, el contacto directo con esta provocaba que los depósitos se oxidaran, lo que confería a la cerveza un notable sabor y aroma metálicos. Por ello, los tanques de acero dulce tenían que revestirse, y los materiales preferidos para ello eran el esmalte, el vidrio y, más tarde, los polímeros de tipo epoxi. Mientras el revestimiento de esmalte o vidrio permaneciera intacto, se trataba de una superficie interior del tanque perfectamente higiénica y fácil de limpiar. Sin embargo, tanto el esmalte como el vidrio son materiales muy frágiles que, con el tiempo, empiezan a astillarse y agrietarse, al igual que el epoxi. Muchas operaciones de las cervecerías seguían siendo manuales, incluida la limpieza de los tanques, y los trabajadores tenían que introducirse en estos recipientes y frotarlos a mano después de cada uso. Los revestimientos se dañaban con facilidad, pero eran muy difíciles de reparar.
Había un aspecto que estaba mejorando: aunque algunas grandes cervecerías estadounidenses seguían practicando la fermentación abierta hasta bien entrados los años setenta, la norma en Estados Unidos fue pasando poco a poco a la fermentación completamente cerrada. Esto hizo que la fermentación fuera más higiénica y facilitó la recogida y la reutilización del dióxido de carbono generado por la levadura.
Hacia 1920, el aluminio pasó a ser asequible y muchas fábricas de cerveza comenzaron a instalar tanques de fermentación fabricados con este metal, mucho más ligero. El aluminio tenía la gran ventaja de ser resistente a la corrosión provocada por el mosto y la cerveza, por lo que podía utilizarse sin necesidad de aplicar un revestimiento interior frágil. Sin embargo, una desventaja importante del aluminio es que se corroe con la sosa cáustica (hidróxido de sodio), que durante muchas décadas ha sido el detergente preferido para limpiar los equipos de las fábricas de cerveza.
Poco después de la introducción del aluminio, el acero inoxidable se empezó a utilizar como material de construcción a escala industrial. Este material ofrecía numerosas ventajas para su uso en las fábricas de cerveza en general y, a día de hoy, sigue siendo la primera opción indiscutible para la fabricación de depósitos de fermentación. Asimismo, las tuberías, las bombas, las válvulas y casi todos los demás equipos de las fábricas de cerveza que entran en contacto directo con la cerveza están fabricados en acero inoxidable.
Hasta la década de 1960, tanto si estaban fabricados en acero dulce, aluminio o acero inoxidable, la mayoría de los fermentadores tenían forma cilíndrica y se colocaban en posición horizontal. Por lo general, se apilaban en varias capas en las bodegas de fermentación, y no era habitual aislar los depósitos de forma individual, ya que resultaba relativamente caro. Por este motivo, todos los recipientes de fermentación se utilizaban únicamente para la fermentación primaria, de modo que, una vez finalizada la fermentación activa, la cerveza se trasladaba mediante bombas y mangueras a otro depósito situado en una bodega independiente para su maduración final. Las cervezas de fermentación baja (lager) se mantenían durante largos periodos de tiempo a bajas temperaturas en las bodegas de maduración, mientras que las ales solían trasladarse a una tercera bodega llena de depósitos de almacenamiento o trasiego antes de su envasado.
Unitanks (Depósitos universales)
Los avances continuaron a finales del siglo XIX con depósitos cilíndricos verticales, algunos con fondo inclinado o cónico. En la década de 1960, un gran avance tecnológico permitió aplicar un nuevo principio: la fermentación primaria y la maduración podían llevarse a cabo en el mismo depósito. El avance consistió en el moderno depósito “cilindroconico”, un depósito cilíndrico vertical con un fondo inclinado en forma de cono. Se les denominó “depósitos universales” o, más brevemente, «unitanks». Los unitanks se generalizaron en la década de 1970 y, en los últimos 40 años, el tanque cilindroconico ha sustituido —salvo algunas excepciones importantes relacionadas con la elaboración de estilos de cerveza muy tradicionales en Bélgica y en las Islas Británicas— a todos los demás tipos de recipientes de fermentación. En la industria cervecera se acepta de forma generalizada que los tanques cilindroconicos presentan numerosas ventajas con respecto a todos los diseños de tanques anteriores:
- Eliminan la necesidad de trasladar la cerveza durante el proceso, lo que supone una gran ventaja en cuanto a la calidad de la cerveza, los tiempos de proceso, el aprovechamiento del espacio y la rentabilidad de la producción.
- La limpieza, la desinfección y el control microbiológico son mucho mejores en los depósitos cilíndrico-cónicos que en los modelos de depósitos más antiguos.
- Se pueden aislar de forma individual y a un precio asequible.
- El grado de automatización que requieren las fábricas de cerveza modernas y de mayor tamaño es mucho más sencillo y menos costoso que en los diseños de depósitos más antiguos.
- La recogida de CO₂ durante la fermentación primaria para su regeneración (y reutilización o venta) resulta sencilla en los depósitos cilíndrico-cónicos, a diferencia de los antiguos fermentadores abiertos.
- El cultivo de levadura resulta más eficaz, más selectivo y más higiénico en los depósitos cilíndrico-cónicos que en los tipos de depósitos más antiguos.
Curiosamente, el origen del depósito cilindroconico se remonta a patentes de 1908 y 1927, pero fue necesaria la revolución en la fabricación de acero inoxidable para que la producción y el uso de este tipo de depósitos resultaran viables. La proliferación de los depósitos cilíndrico-cónicos comenzó en Irlanda a principios de la década de 1960, donde se utilizaban depósitos verticales (es decir, depósitos cilíndricos colocados en posición vertical) de acero inoxidable con una capacidad de hasta 11 500 hl (9 798 barriles estadounidenses). En 1965, la cervecería japonesa Asahi patentó un gran depósito vertical con fondo inclinado, lo que permitía recoger la levadura por el lado más bajo. Véase “Asahi Breweries”. La primera fábrica de cerveza a gran escala en instalar un gran número de depósitos cilíndrico-cónicos fue la fábrica Rainier, en Seattle (Washington), hacia 1970. Estos depósitos, denominados «depósitos Rainier», tenían un fondo cónico, pero con un ángulo de conicidad muy poco pronunciado, de solo 25°. Poco después, se descubrió que un ángulo de cono más pronunciado (70° es el estándar actual) facilitaba la recolección de la levadura que se depositaba en el fondo cónico tras la fermentación. La evolución y el desarrollo posteriores de la tecnología de los tanques cilindroconicos se centraron en el número y la ubicación de las camisas de refrigeración. Las camisas de refrigeración son «cinturones» huecos soldados a la superficie exterior (pero por dentro de la capa de aislamiento y del revestimiento exterior) del tanque, a través de los cuales puede circular el refrigerante (ya sea glicol a temperaturas por debajo del punto de congelación o amoníaco en expansión directa), enfriando así el contenido del tanque. La ubicación y el tamaño de las camisas de refrigeración son fundamentales para garantizar un movimiento y una mezcla óptimos de la cerveza durante la fermentación, asegurando así la homogeneidad que resulta especialmente importante en los depósitos de gran tamaño. Durante la fermentación, la liberación de CO₂ puede generar fuertes corrientes en la cerveza en fermentación. Cuando se enfrían las camisas situadas hacia la parte superior del depósito, el líquido enfriado desciende hacia el fondo del mismo. Al mismo tiempo, la cerveza situada en la parte inferior del tanque, calentada por su propia fermentación, asciende hacia la parte superior del tanque, donde vuelve a enfriarse. Este proceso contribuye a crear una circulación y una mezcla del líquido, lo que favorece fermentaciones más rápidas, saludables y completas.
En las décadas de 1970 y 1980 también se investigó la geometría general de los depósitos, lo que dio lugar a depósitos cilíndrico-cónicos más altos y esbeltos, que permitían ahorrar espacio en el suelo. Sin embargo, pronto se descubrió que, una vez que estos denominados «depósitos cohete» (por su aspecto) superaban una relación altura-diámetro de 5:1, no se conseguía una buena mezcla y la levadura se veía afectada por una presión hidrostática excesiva. Por ello, hoy en día los tanques cilindroconicos se construyen generalmente con relaciones altura-diámetro comprendidas entre 1:1 y 5:1.
Los depósitos cilindroconicos modernos cuentan con más de una camisa de refrigeración. Esto tiene dos finalidades: en primer lugar, proporcionar el movimiento térmico óptimo de la cerveza durante la fermentación, tal y como se ha mencionado anteriormente; y, en segundo lugar, permitir al cervecero utilizar el depósito a una capacidad inferior a la máxima. Un tanque cilindroconico también contará con un “dispositivo de limpieza” instalado de forma permanente en la parte superior, lo que permite un lavado interno fácil y automatizado del tanque. Véase «limpieza in situ» (CIP). Además, puede haber más de una salida en el fondo del depósito, lo que permite al cervecero extraer la cerveza del depósito sin que se incluya la levadura que se ha depositado en el fondo del cono.
Los depósitos cilíndrico-cónicos resultaron, desde su introducción, muy adecuados para su instalación al aire libre, lo que permitía ahorrar espacio y costes de construcción en las fábricas de cerveza de mayor tamaño. Los depósitos exteriores se encuentran en los denominados parques de depósitos, donde se colocan muy próximos unos de otros. Esto es posible gracias a que en el propio parque de depósitos no se realizan operaciones manuales ni tareas de mantenimiento de los depósitos. Por el contrario, todas las tuberías que van y vienen de los depósitos parten del parque de depósitos y atraviesan una pared adyacente hasta llegar a la zona de elaboración de la cerveza en el interior de la fábrica. Todas las bombas automáticas, válvulas o brazos oscilantes que deben accionarse al utilizar los tanques se encuentran aquí, lo que elimina en gran medida la necesidad de mangueras largas.
Últimos avances en depósitos de fermentación
Las fábricas de cerveza más modernas siguen utilizando depósitos cilíndrico-cónicos. El siguiente paso en el desarrollo del proceso podría ser la introducción de la fermentación continua con levadura inmovilizada. Los avances más recientes en la tecnología de estos tanques se refieren a lo que se podría denominar “los accesorios” de los mismos, en el sentido de la mezcla mecánica (recirculación mediante bombeo desde el fondo hacia la parte superior) de la cerveza en fermentación, así como a sistemas de control avanzados que miden y controlan automáticamente el progreso de la fermentación. Véase «fermentación continua» y «reactor de levadura inmovilizada».
Tradiciones que se mantienen
No todos los tipos de depósitos tradicionales han desaparecido con la introducción del depósito cilindroconico. Los requisitos del proceso de elaboración de las cervezas ale inglesas tradicionales han hecho que muchas grandes cervecerías se mantengan fieles a la geometría tradicional de los depósitos cuadrados con un “techo penetrable”, a través del cual las levaduras tradicionales de fermentación alta se acumulan al final de la fermentación primaria y desde donde la levadura puede recogerse automáticamente mediante una combinación de válvulas y chorros. Este tipo de depósito se denomina “Yorkshire Square”, en referencia a su forma y al lugar donde se inventó y se generalizó durante el siglo XX. Los «Yorkshire Square» modernos pueden alcanzar un volumen tan grande como los cilindroconicos y también son cerrados y están equipados con instalaciones CIP, lo que los hace tan fáciles de automatizar como estos últimos. Sin embargo, al ser más complejos, también suponen una mayor inversión, ocupan más espacio y, por lo general, no pueden instalarse al aire libre.
Muchas cervecerías británicas mantienen la tradición de la fermentación abierta. Están convencidas de que este método tiene efectos positivos sobre la salud de la levadura y el sabor de la cerveza. En Baviera, la fermentación abierta se utiliza a veces en la elaboración de la weissbier y, ocasionalmente, para la lager. Muchos cerveceros de allí creen que la fermentación abierta tiende a crear un perfil aromático más intenso en la weissbier que la fermentación cerrada.
