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Georges Schmidt

Hach Lange Geneva, gerente de aplicaciones de productos

Todos los gases en el envase semiden sin extracción del líquido.

CONTROL DE CALIDAD EN LA CERVECERÍA

Nueva tecnología innovadora para el análisis de gases en envases de cerveza

Apesar de todas las precau -ciones que se toman para

evitar la contaminación con el aire y las pérdidas de CO2 duranteel proceso, los últimos pasos en el llenado y coronado de las botel-las son de gran criticidad con res-pecto a ambos gases. El oxígenodel aire produce sabores extraños y reduce la durabilidad de formadramática. El CO2 participa en la percepción de la bebida por el paladar y es complementario a otras especificaciones de sabor.Por estas razones, actualmente es habitual que los dos gases semidan inmediatamente despuésdel llenado.

¿Qué es TPO?TPO es la cantidad total de oxígeno en el envase capaz de reaccionar con la bebida contenidaen el mismo. Se trata de un valorcalculado que combina el oxígenodisuelto y el oxígeno presente en el espacio vacío de la botella, o sea, la masa de oxígeno en el líquido más el oxígeno en elespacio vacío dividido por el volumen de líquido en el envase.

Esta estandarización referida alvolumen total del envase per mitecomparaciones más sencillas entreenvases de distintos tama ños y el establecimiento de límites decontrol o de alarmas con mayorfacilidad.

Los datos recogidos en variasplantas demostraron que dos tercios de los resultados de TPO“out of spec” son generados poruna contaminación con aire en el espacio vacío ocurrida durantee inmediatamente después delproceso de llenado. La identifi -cación de la causa sólo puede

determinarse mediante la medicióndel TPO. La medición del TPO y el control del proceso puede hacerse de diferentes maneras(véase el apartado siguiente) y requiere recursos, tiempo y dinero.

Por estas razones, el control de TPO a veces es descuidado,pues se asume que las operacio-nes de la línea y de la llenadorason estables en el tiempo. Esta es una suposición muy incierta,que puede tener implicancias negativas importantes en la calidad del producto acabado y en su durabilidad.

Actualmente, las líneas deenvasado flexibles que producendiferentes tipos de envases y decervezas requieren muchos y fre-cuentes cambios de parámetros.Esto expone la llenadora a con -diciones operativas subóptimas,particularmente durante el arranque y la finalización del proceso.

Las consecuencias son claras: la medición de sólo el O2 disueltono permite un diagnóstico com-pleto de la contaminación con aire de un envase, y el área de Control de Calidad no puedesuministrar una información inequívoca del desempeño delproceso.

El análisis final del envase es un paso importante para cualquier cervecería. Aquí, la botella o la lata se controlan por última vez antes de su envío al mercado. Entre otros

parámetros se controlan O2, TPO (oxígeno total en el envase) y CO2. A lo largo de los años, a los nuevos instrumentos analíticos se fueron incorporando otros requisitos, tales como

mejoras en el desempeño, reducción del tiempo de análisis, resultados precisos, repetibles y estables, integridad de los datos, sumados a la necesidad de simplificar la operación y el mantenimiento. Este artículo presenta una nueva tecnología patentada que cumple

con los requisitos actuales de alto desempeño.

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Diez fuentes principales de absorción de O2

1. Purga de aire defectuosa en el carrusel de la llenadora

2. Ajustes incorrectos de evacuación de gas y de contra-presión de CO2, evacuación simple en vez de doble

3. Desplazamiento turbulento de los gases dentro del envase

4. Tubos de llenado cortos, con un mayor riesgo de absorción de oxígeno

5. Generación insuficiente de espuma en el cuello de la botellaentre la llenadora y el taponador debido a ajustes incorrec-tos: ángulo del chorro de agua, presión, etc. La espuma no llega al borde de la botella inmediatamente antes de la aplicación de la tapa corona.

6. Barrido insuficiente de las tapas corona y del taponador con gas inerte

7. Alturas de llenado y espacios vacíos variables

8. Guarnición de tapas corona sin medio de absorción de oxígeno

9. Sellado incorrecto del taponador no evita fugas/ ingreso de aire

10. Paradas frecuentes de la llenadora

Técnicas disponibles para el análisis de TPOLas técnicas disponibles puedendividirse en tres grupos de acuerdocon la evolución de los instrumen-tos de análisis químicos para elControl de Calidad.

Químico: Zahm & Nagel

Después de agitar el envase, el CO2 es absorbido con hidróxidode sodio. Se supone que el volu-men de gas residual no absorbidoes aire.

Instrumental: O2 disuelto y factor Z

Conocido como el método EBC11.5. Requiere un instrumento deanálisis de oxígeno disuelto. Antesde la medición debe establecerseun equilibrio mediante agitación.Para determinar el TPO se mide el oxígeno disuelto y después se aplica un factor Z. El factor Z tiene en cuenta la temperatura y los volúmenes del envase (espacio vacío y total).

Instrumental

El analizador original Orbispheremodelo 2740 mide el espaciovacío empleando un muestreadoradecuado y efectuando una medición separada del oxígeno disuelto. Después de ello se calcula el TPO.

El modelo 3625 realiza el controlde TPO en un único paso, peroaún requiere el equilibrio gaseosoen el envase. Además, tambiénmide el CO2, pero no informa el contenido inicial de O2 en el líquido ni en el espacio vacío.

Aunque de precio muy accesible,el primer método no cumple conmuchas de las normas actualesde seguridad en el laboratorio debido al reactivo corrosivo. El método también depende deloperador (operación de agitado) y no es suficientemente precisopara las plantas modernas actualeso cuando se utiliza una inyecciónde nitrógeno.

El método EBC también es de funcionamiento económico,pero no provee información sobreel oxígeno en el líquido ni en elespacio vacío. Además, requieretiempo para equilibrar el envase.

Los análisis instrumentales hansuministrado los resultados másconsistentes durante muchosaños, pero a medida que los in-

strumentos evolucionan es posibleobtener mejoras en el tiempo de análisis, en la fiabilidad de lasmediciones, en la facilidad de usoy en menores costes operativos.

Una nueva tecnología innovadora y patentadaEn las discusiones sobre unanueva generación de analizadoresde TPO, los usuarios y los geren-tes de las plantas solicitaban lo siguiente:

– Facilidad de uso,

– Rapidez en la ejecución del control de TPO,

– Fiabilidad de los datos con calibración/validación realizadarápidamente, seguridad de los datos almacenados,

– Robustez asegurada en todas las circunstancias, con mínimo mantenimiento,

– Costes operativos lo más bajo posibles.

Superando esas exigencias sedesarrolló un nuevo analizador, el Orbisphere 6110, que empleauna técnica de muestreo de gasen latas o botellas. Esta técnicapatentada utiliza ultrasonido parala preparación de la muestra y el

reconocimiento de las condicionesimperantes, cuyos resultados seaplican en el algoritmo de cálculo.

Principio de medición

El nuevo analizador cuenta consensores para seis parámetros:oxígeno, CO2, caudal, presión,temperatura y presión barométrica.El análisis de TPO y de CO2 serealiza en cinco pasos totalmenteautomatizados:

– Perforación de la botella o de la lata para medición de la temperatura del líquido,

– Medición de O2 en el espaciovacío mediante una extraccióncontrolada de gas,

– Exposición del envase al ultrasonido y medición de CO2 con el sensor de presión y conductividad térmica,

– Extracción controlada de CO2y medición del O2 disuelto medi-ante la combinación del flujo y la integración de la concen -tración en el curso del tiempo,

– Determinación del volumen del espacio vacío.

El sistema informa el O2 y el CO2en el líquido, en el espacio vacío,en el envase entero y también el volumen del espacio vacío. Durante los períodos de espera,

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El nuevo analizador automático multiparámetros Orbisphere 6110.

entre 3 a 6 minutos a partir de la primera muestra. El tiempo de análisis depende del tamañodel envase y del contenido de oxí-geno. Este desempeño y facilidadde uso permite instalar el analizadoren un lugar próximo a la llenadora,para una rápida información de los resultados y para el informefinal de Control de Calidad.

Facilidad de uso

Tres elementos de ayuda permitenun posicionamiento rápido y sen-cillo del envase. La base de apoyode las muestras puede inclinarsepara una medición óptima de las latas. No se necesita ningúndispositivo adicional. El diseñosimétrico del revestimiento facilitala operación de usuarios diestroso zurdos.

La operación del sistema no requiere ningún ordenador y todos los menús son fácilmenteaccesibles mediante una pantallatáctil ubicada frente al operador.Tampoco se necesitan habilidadesespeciales de los operadores gra-cias al sistema dirigido mediantemenús, tanto para la operacióncomo para el mantenimiento.

La secuencia de mediciones se inicia presionando un pulsador. Al final de la misma todos losdatos son guardados en la me -moria interna para revisión o paratransferencia a otro sistema medi-ante un dispositivo USB o una conexión de intranet. Un asistenteinterno muestra claras imágenesde los procedimientos para el mantenimiento básico.

Seguridad

Un revestimiento protege al opera-dor contra posibles reventones de botellas. El borde de la botellase detecta automáticamente y, si fuera necesario, un pulsador de emergencia accionado por el operador detiene la medición.

Costes operativos

Actualmente no sólo es impor-tante suministrar una herramientade control de calidad de alto desempeño, sino también conbajos costes operativos. Esto se logra mediante las medicionesauto má ticas, las secuencias decalibraciones y la prescindenciade operaciones manuales.

El muestreo de gas evita la extracción de líquidos y las con -secuentes operaciones de limpiezadel sistema, que insumen muchotiempo. Esto provee solidez y fia -bi lidad al analizador. Estas carac-terísticas minimizan los tiemposmuertos y la involucración deloperador.

Los cortos tiempos de análisis, laextracción de muestras inmediata-mente después del llenado y losanálisis realizados por el operadorde la línea brindan una rápida in-formación a la gerencia sobre elproceso de envasado, permitiendola adopción inmediata de medidascorrectivas en el caso de haber resultados fuera de especificacio-nes.

El rápido análisis también reduceel desperdicio de producto y, encomparación con los métodos tra-dicionales, requiere hasta 6 vecesmenos tiempo total. Gracias a losrápidos informes de resultadosfuera de especificaciones y al bajo coste por análisis, el analiza-dor 6110 permite un período deamortización inferior a dos años,que incluso puede ser menor en función de las característicasoperativas de la cervecería.

ConclusiónEl analizador multiparámetros Orbisphere 6110, con su innovadorsistema de muestreo y medición,provee fiabilidad de los datos, ergonomía en la línea y una rápidaamortización. El instrumento hademostrado ser una herramientamuy valiosa para aumentar el desempeño del envasado y de la producción en la cervecería. �

el tramo recorrido por la muestrarecibe una inyección continua deCO2 de alta pureza. Esto mantieneel sistema a una baja concentra-ción de oxígeno, listo para medirel TPO en todos los envases.

Extracción de gas controlada y patentada

Este proceso prescinde de la necesidad de muestrear líquido.Consecuentemente minimiza lanecesidad de mantenimiento yasegura una operación y resultadosconsistentes. El equipo maximizala disponibilidad del analizador ycumple con los requisitos de fiabi-lidad de los usuarios. El muestreode gas también permite un sistemade calibración y validación sencilloy fiable.

Para la calibración o verificacióndel sensor de oxígeno se utilizauna bomba integrada que s u mi -nis tra un flujo de aire a tem pe -ra tura y presión conocidas. Las dos operaciones pueden activarse manual o automáticamente. Tam-bién existe una entrada adicionalde gas para conectar un estándarde O2, por ejemplo 100 ppmv en nitrógeno, para la verificación a bajas concentraciones si fueranecesario.

El sensor de CO2 también puedecalibrarse o validarse de forma manual o automática conociendola pureza de la purga de CO2utilizada. Las características descritas, combinadas con la operación automática, la menordependencia del operador y lostres niveles de seguridad en laoperación del sistema aseguranuna fiabilidad total de los datos.

La ergonomía también es importante

Considerando que los análisis delenvase acabado pueden realizarsemuchos miles de veces por año,durante el desarrollo del analiza-dor se prestó atención al aspectoergonómico de la instalación en la línea y a la facilidad de uso.

Productividad y desempeño

La inyección automática de antiespumante inmediatamentedespués del perforado reduce el tiempo generalmente requeridopara la eliminación de la espumaen la botella o en la lata. De estamanera se logra un alto rendimi-e nto de análisis, con tiempos tota-les de análisis, desde la recogidadel envase en la línea, variables