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• Ortega Alessandro

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CONTROL DE CALIDAD EN LA CERVECERÍA Nueva tecnología innovadora para el análisis de gases en envases de cerveza 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. pesar de todas las precauciones que se toman para evitar la contaminación con el aire y las pérdidas de CO2 durante el proceso, los últimos pasos en el llenado y coronado de las botellas son de gran criticidad con respecto a ambos gases. El oxígeno del aire produce sabores extraños y reduce la durabilidad de forma dramática. 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 se midan inmediatamente después del llenado.

determinarse mediante la medición del 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.

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Por estas razones, el control de TPO a veces es descuidado, pues se asume que las operaciones de la línea y de la llenadora son 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. Todos los gases en el envase se miden sin extracción del líquido.

Esta estandarización referida al volumen total del envase permite comparaciones más sencillas entre envases de distintos tamaños y el establecimiento de límites de control o de alarmas con mayor facilidad.

Actualmente, las líneas de envasado flexibles que producen diferentes tipos de envases y de cervezas requieren muchos y frecuentes cambios de parámetros. Esto expone la llenadora a condiciones operativas subóptimas, particularmente durante el arranque y la finalización del proceso.

Los datos recogidos en varias plantas demostraron que dos tercios de los resultados de TPO “out of spec” son generados por una contaminación con aire en el espacio vacío ocurrida durante e inmediatamente después del proceso de llenado. La identificación de la causa sólo puede

Las consecuencias son claras: la medición de sólo el O2 disuelto no permite un diagnóstico completo de la contaminación con aire de un envase, y el área de Control de Calidad no puede suministrar una información inequívoca del desempeño del proceso.

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

Georges Schmidt Hach Lange Geneva, gerente de aplicaciones de productos

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Técnicas disponibles para el análisis de TPO Las técnicas disponibles pueden dividirse en tres grupos de acuerdo con la evolución de los instrumentos de análisis químicos para el Control de Calidad. Químico: Zahm & Nagel Después de agitar el envase, el CO2 es absorbido con hidróxido de sodio. Se supone que el volumen de gas residual no absorbido es aire. Instrumental: O2 disuelto y factor Z Conocido como el método EBC 11.5. Requiere un instrumento de análisis de oxígeno disuelto. Antes de la medición debe establecerse un 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 Orbisphere modelo 2740 mide el espacio vacío empleando un muestreador adecuado y efectuando una medición separada del oxígeno disuelto. Después de ello se calcula el TPO. El modelo 3625 realiza el control de TPO en un único paso, pero aún requiere el equilibrio gaseoso en el envase. Además, también mide 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 con muchas de las normas actuales de seguridad en el laboratorio debido al reactivo corrosivo. El método también depende del operador (operación de agitado) y no es suficientemente preciso para las plantas modernas actuales o cuando se utiliza una inyección de nitrógeno. El método EBC también es de funcionamiento económico, pero no provee información sobre el oxígeno en el líquido ni en el espacio vacío. Además, requiere tiempo para equilibrar el envase. Los análisis instrumentales han suministrado los resultados más consistentes durante muchos años, pero a medida que los in-

strumentos evolucionan es posible obtener mejoras en el tiempo de análisis, en la fiabilidad de las mediciones, en la facilidad de uso y en menores costes operativos.

Una nueva tecnología innovadora y patentada En las discusiones sobre una nueva generación de analizadores de TPO, los usuarios y los gerentes de las plantas solicitaban lo siguiente: – Facilidad de uso,

reconocimiento de las condiciones imperantes, cuyos resultados se aplican en el algoritmo de cálculo. Principio de medición El nuevo analizador cuenta con sensores para seis parámetros: oxígeno, CO2, caudal, presión, temperatura y presión barométrica. El análisis de TPO y de CO2 se realiza en cinco pasos totalmente automatizados: – Perforación de la botella o de la lata para medición de la temperatura del líquido,

– Rapidez en la ejecución del control de TPO,

– Medición de O2 en el espacio vacío mediante una extracción controlada de gas,

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

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

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

– Extracción controlada de CO2 y medición del O2 disuelto mediante la combinación del flujo y la integración de la concentración en el curso del tiempo,

– Costes operativos lo más bajo posibles. Superando esas exigencias se desarrolló un nuevo analizador, el Orbisphere 6110, que emplea una técnica de muestreo de gas en latas o botellas. Esta técnica patentada utiliza ultrasonido para la preparación de la muestra y el

– Determinación del volumen del espacio vacío. El sistema informa el O2 y el CO2 en el líquido, en el espacio vacío, en el envase entero y también el volumen del espacio vacío. Durante los períodos de espera,

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 contrapresión 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 botella entre la llenadora y el taponador debido a ajustes incorrectos: 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

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el tramo recorrido por la muestra recibe una inyección continua de CO2 de alta pureza. Esto mantiene el sistema a una baja concentración de oxígeno, listo para medir el TPO en todos los envases. Extracción de gas controlada y patentada Este proceso prescinde de la necesidad de muestrear líquido. Consecuentemente minimiza la necesidad de mantenimiento y asegura una operación y resultados consistentes. El equipo maximiza la disponibilidad del analizador y cumple con los requisitos de fiabilidad de los usuarios. El muestreo de gas también permite un sistema de calibración y validación sencillo y fiable. Para la calibración o verificación del sensor de oxígeno se utiliza una bomba integrada que suministra un flujo de aire a temperatura y presión conocidas. Las dos operaciones pueden activarse manual o automáticamente. También existe una entrada adicional de gas para conectar un estándar de O2, por ejemplo 100 ppmv en nitrógeno, para la verificación a bajas concentraciones si fuera necesario. El sensor de CO2 también puede calibrarse o validarse de forma manual o automática conociendo la pureza de la purga de CO2 utilizada. Las características descritas, combinadas con la operación automática, la menor dependencia del operador y los tres niveles de seguridad en la operación del sistema aseguran una fiabilidad total de los datos.

entre 3 a 6 minutos a partir de la primera muestra. El tiempo de análisis depende del tamaño del envase y del contenido de oxígeno. Este desempeño y facilidad de uso permite instalar el analizador en un lugar próximo a la llenadora, para una rápida información de los resultados y para el informe final de Control de Calidad.

Seguridad

Facilidad de uso

Actualmente no sólo es importante suministrar una herramienta de control de calidad de alto desempeño, sino también con bajos costes operativos. Esto se logra mediante las mediciones automáticas, las secuencias de calibraciones y la prescindencia de operaciones manuales.

Tres elementos de ayuda permiten un posicionamiento rápido y sencillo del envase. La base de apoyo de las muestras puede inclinarse para una medición óptima de las latas. No se necesita ningún dispositivo adicional. El diseño simétrico del revestimiento facilita la operación de usuarios diestros o zurdos. La operación del sistema no requiere ningún ordenador y todos los menús son fácilmente accesibles mediante una pantalla táctil ubicada frente al operador. Tampoco se necesitan habilidades especiales de los operadores gracias al sistema dirigido mediante menús, tanto para la operación como para el mantenimiento. La secuencia de mediciones se inicia presionando un pulsador. Al final de la misma todos los datos son guardados en la memoria interna para revisión o para transferencia a otro sistema mediante un dispositivo USB o una conexión de intranet. Un asistente interno muestra claras imágenes de los procedimientos para el mantenimiento básico.

La ergonomía también es importante Considerando que los análisis del envase acabado pueden realizarse muchos miles de veces por año, durante el desarrollo del analizador se prestó atención al aspecto ergonómico de la instalación en la línea y a la facilidad de uso.

Un revestimiento protege al operador contra posibles reventones de botellas. El borde de la botella se detecta automáticamente y, si fuera necesario, un pulsador de emergencia accionado por el operador detiene la medición. Costes operativos

El muestreo de gas evita la extracción de líquidos y las consecuentes operaciones de limpieza del sistema, que insumen mucho tiempo. Esto provee solidez y fiabilidad al analizador. Estas características minimizan los tiempos muertos y la involucración del operador. Los cortos tiempos de análisis, la extracción de muestras inmediatamente después del llenado y los análisis realizados por el operador de la línea brindan una rápida información a la gerencia sobre el proceso de envasado, permitiendo la adopción inmediata de medidas correctivas en el caso de haber resultados fuera de especificaciones. El rápido análisis también reduce el desperdicio de producto y, en comparación con los métodos tradicionales, requiere hasta 6 veces menos tiempo total. Gracias a los rápidos informes de resultados fuera de especificaciones y al bajo coste por análisis, el analizador 6110 permite un período de amortización inferior a dos años, que incluso puede ser menor en función de las características operativas de la cervecería.

Productividad y desempeño

Conclusión

La inyección automática de antiespumante inmediatamente después del perforado reduce el tiempo generalmente requerido para la eliminación de la espuma en la botella o en la lata. De esta manera se logra un alto rendimiento de análisis, con tiempos totales de análisis, desde la recogida del envase en la línea, variables

El analizador multiparámetros Orbisphere 6110, con su innovador sistema de muestreo y medición, provee fiabilidad de los datos, ergonomía en la línea y una rápida amortización. El instrumento ha demostrado ser una herramienta muy valiosa para aumentar el desempeño del envasado y de la producción en la cervecería. 䡺

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El nuevo analizador automático multiparámetros Orbisphere 6110.