Industria cervecera

Industria
cervecera
Soluciones para la analítica
de líquidos de proceso
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INGOLD
Leading Process Analytics
Medición inteligente de oxígeno
en filtración y llenado
El nuevo sensor digital de oxígeno InPro 6900 i de METTLER TOLEDO
pudo satisfacer todos los criterios de eficacia y proporcionó resultados
precisos y verificables durante toda la fase de prueba. La nueva tecnología de medición digital garantiza resultados precisos y fiables incluso
en entornos difíciles.
Contenido de oxígeno
En el proceso específico de elaboración de
cerveza, el contenido de oxígeno constituye una magnitud de medida relevante
para la toma de decisiones, tras la turbidez, conductividad y pH. La concentración
de oxígeno disuelto y gaseoso se vigila desde el cultivo de levadura hasta la filtración
y llenado, pasando por su utilización en la
bodega de fermentación y bodega de almacenamiento. Una importante fábrica
de cerveza en la zona sur de Alemania
hace especial hincapié en la vigilancia
inteligente y digital del contenido de
oxígeno disuelto en líneas de filtración y
llenado.
Filtración sin oxígeno
La medición de oxígeno en la planta de
filtración constituye un aspecto relevante
para la toma de decisiones, pues el oxígeno podría penetrar a través una bomba o
válvula defectuosa. La cerveza filtrada debería estar prácticamente exenta de oxígeno antes de almacenarse en los depósitos
de cerveza brillante, para que pueda cumplirse el criterio de calidad establecido.
La posible entrada de oxígeno puede detectarse a tiempo usando un sistema de
medición inteligente en un lugar adecuado, minimizándose consecuentemente el
riesgo de fabricar cerveza que no cumpla
las especificaciones.
Seguridad de proceso y
flexibilidad
La continua vigilancia del contenido de
oxígeno plantea altos requisitos al sistema
de medición en línea, como p. ej. una medición estable, una manipulación e insta-
lación sencilla así como una inversión
mínima de mantenimiento. Entretanto, el
valor habitual de contenido de oxígeno
desde la filtración hasta el llenado es inferior a 25 µg / L (ppb).
El sensor digital de oxígeno
InPro 6900 i
Con su límite de detección de 3 µg / L en
líquidos con contenido de CO2, el sensor
digital de oxígeno InPro 6900 i tiene características óptimas para utilizarse en
fábricas de cerveza. La dilatada experiencia de nuestro cliente con el acreditado
sensor de oxígeno InPro 6800 ha allanado
el camino para el uso de la tecnología de
medición digital e inteligente.
Ventajas de los sensores
digitales ISM
Las sondas ISM («Intelligent Sensor Management» – gestión inteligente de sensores) se detectan automáticamente con el
principio de medición «Plug and Measure» (enchufar y medir), y el sistema de
medición se parametriza por sí mismo.
Esto simplifica considerablemente la instalación y la configuración del punto de
medida. El concepto vanguardista de
mantenimiento permite la calibración de
sensores en condiciones controladas de
laboratorio. Habida cuenta de que los datos de calibración se guardan en el sensor,
la sustitución puede efectuarse in situ incluso por personal no instruido.
Los sensores digitales con tecnología ISM
reducen al mínimo la inversión de mantenimiento de un punto de medida y convierten la tarea en una actividad planificable. Los costes innecesarios de mantenimiento y parada desaparecen, pues la
calibración y el mantenimiento del sensor
se realizan en función de las necesidades.
El uso de la comunicación digital entre el
transmisor modular M700 y el sensor
InPro 6900 i garantiza una transmisión
de datos perfecta, incluso en condiciones
difíciles. El sistema de medición digital
presenta resultados insuperables incluso
en entornos húmedos, pues mejora notoriamente la disponibilidad y accesibilidad
del punto de medida. También es posible
el control y la vigilancia de dos puntos de
medida al mismo tiempo. Este sistema
se completa con la carcasa retráctil
InTrac 777.
El uso del portaelectrodos retráctil simplifica el acceso y, por tanto, el mantenimiento del sensor, incluso durante el funcionamiento. Ello incrementa la flexibilidad, pues los trabajos necesarios de
mantenimiento pueden realizarse de forma fácil y rápida sin fallos o paradas.
Argumentos convincentes
■ Seguridad de proceso
■ Flexibilidad
■ Ahorro de costes
■ Ahorro de tiempo
■ Fácil manejo
■ Menor inversión de
mantenimiento
■ Punto de medida inteligente
■ Previsión de desgaste del sensor
www.mt.com / ISM
www.mt.com / DO
Editor / Producción
Mettler-Toledo AG
Analítica de Procesos
Im Hackacker 15
CH-8902 Urdorf
Suiza
Ilustraciones
Mettler-Toledo AG
Brinkhoff Brewery, Alemania
Carlsberg Brewery, Italia
Labatt Breweries, Canadá
Sujeto a modificaciones técnicas.
© Mettler-Toledo AG 07/08
Impreso en Suiza.
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Carcasa retráctil
InTrac 777
Sensor de oxígeno
InPro 6900 i
Transmisor multiparámetro
M700 S
Sensor de turbidez para cualquier tipo de aplicación
Sensor de turbidez
InPro 8200.
La importancia del control de la turbidez
en procesos de fabricación de cerveza
La medición de la turbidez es un aspecto fundamental durante el ciclo
de producción. Los sensores de luz de dispersión trasera, delantera y
lateral de METTLER TOLEDO le ofrecen la solución adecuada para cualquier tipo de aplicación.
Parámetros que influyen en la turbidez
Los resultados de medición de la turbidez
en la cerveza y en el mosto pueden diferir
debido a los diversos sistemas ópticos utilizados. Las características de los sistemas
ópticos se basan en:
■La longitud de onda
■El ángulo de medición
■Las particularidades geométricas del
sistema óptico.
Por consiguiente, las lecturas de turbidímetros – tipos de proceso y laboratorio –
sólo deberían compararse si tienen las
mismas características ópticas. Por ejemplo, el uso de una fuente de luz roja (longitud de onda: 650 nm) se ha convertido
en una norma en muchas fábricas de cerveza en la última década. Los resultados
de sistemas de luz roja no pueden compararse con los de sistemas que usan una
fuente de luz blanca de banda ancha (longitud de onda 400 – 1100 nm) o una fuente cercana al infrarrojo (longitud de onda
mayor de 800 nm).
La importancia del ángulo de
dispersión
El ángulo de dispersión utilizado en la
medición de la turbidez tiene una importancia significativa. El experto en fabricación de cerveza se aprovecha de una medición combinada de luz de dispersión
delantera (25°) y lateral (90°) siempre
que se controle el brillo de la cerveza. La
luz de dispersión a 25° es muy sensible
a partículas grandes, como células de le-
vadura y polvo Kieselguhr. La detección
temprana de estas partículas evita la refiltración costosa de cerveza contaminada.
La luz de dispersión a 90° controla la turbidez ocasionada por partículas pequeñas,
como es el caso de las proteínas y glucanos. Si la concentración de estas partículas es demasiado alta, la cerveza tendrá
una menor durabilidad así como una turbidez no deseada.
Turbidez en el remolino
En el remolino tiene lugar la separación
del mosto y de los sólidos que se precipitan
durante la cocción del mosto. La turbidez
se mide para garantizar una baja concentración de sólidos en el mosto caliente por
todo el proceso de separación. En este caso, un sensor de luz de dispersión delantera (25°) también ofrece el mejor rendimiento de medición.
Turbidez en el sótano de filtrado
La filtración de cerveza incluye diferentes
pasos, como la eliminación de levadura y
partículas coloidales para lograr una mayor durabilidad y un brillo óptimo de la
cerveza como criterios de calidad para el
consumidor. El control de la perforación
del filtro y la supervisión de la calidad de
la cerveza sólo es posible con un sistema
de turbidez de 2 ángulos (25° y 90°).
Fase de separación
de levadura / cerveza
En la salida de depósitos cilindrocónicos
se instalan sensores de luz de dispersión
trasera (180°) para detectar la interfase
entre la levadura y la cerveza. Este tipo de
sensor es siempre la mejor opción para
aplicaciones de alta turbidez (> 100 EBC),
gracias a su rango de medición extremadamente amplio.
Turbidez en la tina de
clarificación
Para separar granos consumidos del extracto se requiere un número determinado de pasos en el proceso, entre los que se
incluyen el bombeo del mosto turbio, el
primer rebose de mosto, burbujeos y el último proceso de funcionamiento. Las mediciones de la turbidez ayudan a mantener
óptimamente el intervalo de recirculación
y uniformemente la calidad del mosto.
Esta tarea de medición se soluciona con
un sensor de luz de dispersión delantera
(25°).
Soluciones de METTLER TOLEDO
Los innovadores sistemas de turbidez de
Mettler-Toledo Ingold representan un
nuevo paso hacia adelante en el suministro de equipamientos eficaces para el control de proceso en línea. La serie de sensores InPro 8600 convence en la filtración
de cerveza y en aplicaciones de cerveceras,
donde los sensores InPro 8200 se utilizan
en aplicaciones de separación fase.
Sensor de turbidez
InPro 8600.
www.mt.com / turbidity
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InPro 6900 y M700 para estabilidad máxima
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La medición rigurosa de oxígeno
mantiene elevada la calidad de la cerveza
La fiabilidad de los sistemas de medición implantados permitió un control preciso del oxígeno en la cerveza, mejorando así su calidad y reduciendo la necesidad de calibración y mantenimiento.
Carlsberg Italia SpA y
su mercado
Aunque Italia no tiene fama de ser un país
bebedor de cerveza, el consumo de la misma ha aumentado continuamente en las
últimas décadas. Carlsberg y Tuborg ocupan puestos significativos en el segmento
superior. En 2002, Carlsberg adquirió la
propiedad total de Tuborg. Carlsberg Italia explota actualmente dos fábricas de
cerveza – la fábrica histórica situada en
Varese, en el norte de Italia, y una segunda fábrica ubicada en Ceccano, en la provincia de Frosinone, al sur de Roma. En
Carlsberg Italia se distribuyen 9 marcas
diferentes.
Lo que importa son las
características cualitativas
y organolépticas
El oxígeno tiene un enorme impacto en la
calidad del producto. La cerveza envejece
rápidamente si contiene oxígeno disuelto.
Una vez suministrada la cerveza al mercado, si su contenido de oxígeno es lo suficientemente bajo conserva su frescor
durante muchos meses. El contenido de
oxígeno marca la diferencia entre una
cerveza que conserva sus características
cualitativas y organolépticas (sabor) durante muchos meses y otra que se degrada
rápidamente y se «oxida».
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Tipo de aplicación
Para mantener alta la calidad de la cerveza, Carlsberg Italia controla escrupulosamente el contenido de oxígeno en dos
puntos importanres de la línea de la producción: uno es la filtración y, otro, es la
fase de embotellado. No es admisible el
oxígeno en la cerveza para lograr un sabor de calidad. Dicho de otro modo: cualquier valor por encima de cero alertará a
los técnicos. Carlsberg sabe que el aire
puede penetrar a través de tuberías defectuosas. La última posibilidad de comprobar la calidad de la cerveza es durante la
fase de embotellado. Si existen problemas
en alguna parte entre la filtración y la
fase de embotellado, puede detenerse el
proceso para eliminar la cerveza con contenido de oxígeno demasiado alto. No es
necesario decir que ha de evitarse esta
situación, pues en otro caso se disparan
drásticamente los costes de producción.
Expectativas del
cliente
Así pues, el control de oxígeno disuelto en la cerveza es muy importante
para todas las fábricas de
cerveza Carlsberg. Para
conservar la calidad de la
cerveza a un nivel alto, a
fin de lograr una producción sin fallos innecesarios y mantener el proceso
extremadamente estable,
reduciendo al mínimo
posible los trabajos de mantenimiento,
sólo pueden utilizarse los componentes
más perfeccionados y estables para supervisar y controlar el parámetro crítico del
oxígeno disuelto.
Los componentes inadecuados
causaron numerosos problemas
Carlsberg realiza estas mediciones desde
hace aproximadamente 20 años. Sin embargo, los componentes que utilizaba tenían frecuentes problemas de fiabilidad.
Los componentes usados anteriormente
tenían una precisión aceptable, pero presentaban problemas por frecuentes errores de funcionamiento (averías que los
dejaban fuera de servicio). Esto daba lugar a periodos con falta de supervisión del
proceso, lo que constituía un riesgo de
problemas asociados con la calidad final
del producto.
Solución elegida de
METTLER TOLEDO
Tras evaluar la situación insatisfactoria,
METTLER TOLEDO propuso su concepto.
Carlsberg preparó una fase de prueba para comprobar si se lograba el rendimiento
prometido. Como esta fase demostró resultados prometedores y exitosos, se instalaron un total de seis sistemas de medición que incluían los siguientes componentes:
■Sensor de oxígeno InPro 6900
■Transmisor de multiparámetros
M700 S
■Carcasa fija InFit 761 para el sensor
Se instalaron:
3 bucles en la estación de llenado,
2 bucles delante y detrás de la filtración,
1 bucle en la propagación de levadura (fermentación aerobia).
Adicionalmente se encargó un sistema de
oxígeno portátil InTap 4000 e para mediciones fuera de línea.
El cambio a METTLER TOLEDO fue
beneficioso
Según Fabio Mazotti, supervisor de elaboración y procesamiento de cerveza, la fiabilidad era el «problema número uno»
de Carlsberg. Los sistemas de medición
INGOLD de METTLER TOLEDO eran definitivamente más fiables y requerían intervenciones menos frecuentes de mantenimiento o recalibración; por otra parte,
los componentes INGOLD pueden recuperar más rápidamente el estado de servicio
que los sistemas utilizados con anterioridad; de este modo, los sistemas se quedan
ahora fuera de servicio con menor frecuencia, y se mantienen menos tiempo
fuera de servicio durante cada interrupción.
Perspectiva de otros proyectos
Al preguntar Fabio Mazotti si se han
llevado a cabo otros proyectos con
METTLER TOLEDO o se ha planificado
algo, contestó: «Había otros proyectos en
los que hemos instalado una nueva línea
de filtración. Allí añadimos también un
nuevo sistema de medición de METTLER
TOLEDO que fue suministrado directamente por la empresa de construcción.
También necesitamos modificar en parte
el proceso de producción de mosto. Aún
continúa pendiente la decisión sobre este
proyecto. En cualquier caso, lo más probable es que instalemos un nuevo sistema
de medición de METTLER TOLEDO. En
este proceso, los niveles de oxígeno que
han de supervisarse son muy bajos. También estamos considerando la comprobación de los sensores INGOLD en una nueva aplicación para la propagación de levadura. Y más aún: tenemos que elaborar al
menos dos o tres aplicaciones nuevas que
desearíamos comentar con los representantes italianos de METTLER TOLEDO».
Ventajas de InPro 6900
■ Mantenimiento en segundos
■ Niveles bajos de oxígeno
■ Membranas duraderas
■ Materiales incluidos en las listas
positivas de la FDA («Food and
Drug Administration»)
■ Superficie pulida de forma
higiénica
■ Certificado por el EHEDG («European Hygienic Equipment Design
Group») y conforme con 3A
■ Adecuado para CIP («Cleaning In
Place» – limpieza in situ)
Ventajas de M700 S
■ Mide dos parámetros con
temperatura
■ Módulo disponible para medición
ppb
Transmisor multiparámetro M700 S
Carcasa fija
InFit 761
Sensor de oxígeno
InPro 6900
www.mt.com / DO
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Detección de bajos niveles de CO2 con InPro 6950
Producción autosuficiente de CO2
en el proceso de fabricación de cerveza
El CO2 fermentado puede almacenarse y utilizarse en carbonización de
forma autosuficiente. La calidad requerida se obtuvo con el control en
línea mediante el sensor de O2 InPro 6950. El resultado obtenido fue un
considerable ahorro de costes
Comprar o producir el CO2
requerido
Las fábricas de cerveza, de bebidas sin
alcohol y otros segmentos de la industria
de alimentos y bebidas usan el dióxido de
carbono (CO2) en su proceso de producción, pero en la industria cervecera, el
CO2 es un subproducto del proceso de fermentación de cerveza que se utiliza para
proteger y garantizar la calidad y uniformidad de la cerveza. El CO2 se utiliza
para evacuar el aire de depósitos, latas,
botellas y barriles antes de llenarse éstos
de cerveza. En esta aplicación sólo existe
un contacto superficial con el producto,
y ninguna posibilidad de que el CO2 se
convierta en parte del producto.
Producción autosuficiente de CO2
Muchas fábricas de cerveza desean ser autosuficientes en la producción del CO2 que
se utiliza en sus procesos. Para que una
fábrica de cerveza sea autosuficiente, tiene que estar en condiciones de producir
una cantidad adecuada de CO2 y tener la
capacidad de almacenamiento para satisfacer las demandas en toda la secuencia
de producción. También tiene que compensar el coste de compra de CO2 con el
coste del sistema colector y los costes de
explotación relacionados con la purificación, almacenamiento y distribución del
CO2 fermentado.
En muchos casos, el CO2 también se incorpora directamente al producto. En
estas aplicaciones se utiliza el CO2 recuperado o comercial adquirido en el mercado.
Ventajas que pueden obtenerse
■ Ahorro de costes
■ No utilizar CO2 comercial derivado
de síntesis de amoníaco o generación de hidrógeno, o de pozos
■Instalación directa del sensor sin
sistemas de muestreo y acondicionamiento de gas
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Normas de pureza en la industria
de bebidas
Tanto en el CO2 comprado como recuperado se tiene que controlar la calidad de
los productos en cuanto a la existencia de
impurezas. El CO2 utilizado en esta aplicación tiene una pureza del 99,98 % o
mayor. La Asociación Internacional de
Tecnólogos de Bebidas (ISBT – «International Society of Beverage Technologists»)
ha propuesto unas normas según las cuales tienen que analizarse las impurezas
en CO2 para garantizar la seguridad pública. Se requiere supervisar la detección
de trazas de los niveles ppm de O2, HCT,
H2O2 y sulfuros totales en CO2 que se utilizan en los procesos de producción. La
detección de impurezas de benceno en el
agua Perrier así como la preocupación en
Europa por el H2S del coque ha acrecentado la concienciación y la necesidad de
esta medición de control de calidad.
Transmisor multiparámetro
M700 S
Requisitos de pureza en la
industria cervecera
En las fábricas de cerveza, la supervisión
del nivel ppm de O2 en el CO2 es una aplicación típica. El O2 en CO2 se disuelve en
el proceso en la fase líquida y oxida la
cerveza, confiriéndole mal sabor, color y
bajando la vida útil de almacenamiento.
Por regla general, la pureza del CO2 requiere valores inferiores a 30 ppm de O2.
Para supervisar los niveles de O2, se utilizan sistemas de medición de O2 gaseoso
en todo el sistema colector y recuperador.
La utilización de un sistema de medición
de O2 gaseoso en la parte superior del colector de los depósitos de fermentación
para activar la descarga o recogida puede
dar lugar a periodos más largos de recogida y a una menor cantidad de CO2 residual descargado, lo cual es también una
cuestión de interés ecológico. La supervisión de CO2 detrás de los vaporizadores de
la planta de recuperación garantiza que el
CO2 enviado al proceso de fabricación de
cerveza o al envasado satisfaga los requisitos de pureza.
Solución de METTLER TOLEDO
El sensor de trazas más novedoso
(InPro 6950) de METTLER TOLEDO para
la detección de O2, junto con el transmisor multiparámetros M700 y su diagnóstico avanzado, está diseñado específicamente para esta aplicación. Los menores
límites de detección del sensor permiten
la medición exacta de los niveles de oxígeno en el CO2 sin el vasto acondicionamiento de proceso requerido por otros
sistemas de supervisión existentes. El resistente diseño del sensor soportará también las fluctuaciones de presión observadas en el sistema colector, reduciendo
tiempos de parada y tareas de mantenimiento. Gracias a las prestaciones del
M700 de dos canales, también se reduce el
coste por medición, lográndose un ahorro
global en el coste del funcionamiento de
la instalación.
InPro 6950 – la mejor opción para el control de O2 en de aplicaciones de fase gaseosa
Este sensor refleja la amplia experiencia
de INGOLD como proveedor de soluciones
de medición de gas de alta calidad para
aplicaciones cerveceras.
Características y ventajas
El cuerpo de membrana de fácil
sustitución reduce el periodo de
mantenimiento
■ El sensor tiene un diseño duradero y robusto, lo cual aumenta su
resistencia en entornos difíciles
■ Los materiales de construcción satisfacen los requisitos de la FDA y
la superficie tiene un acabado altamente pulido y de fácil limpieza
(Ra ≤ 4µm / 16 μ pulgadas) que
satisface los requisitos normativos
más estrictos
■ Adecuado para aplicaciones higiénicas: certificado por el EHEDG
■
www.mt.com / ISM
Sensor de oxígeno InPro 6950
www.mt.com / DO
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Catálogo de productos
Disponible nueva edición 08 / 09
Obtenga con el nuevo catálogo de productos 08 / 09 una vista general
de los últimos productos INGOLD y THORNTON disponibles para su
aplicación de proceso.
El catálogo ofrece una amplia vista general de características y especificaciones de productos, ventajas y ámbitos
de aplicación recomendados, detalles de pedido y mucha
más información para soluciones de medición analítica
de proceso.
El catálogo de productos incluye soluciones completas de
medición para los parámetros siguientes:
■pH
■Oxígeno disuelto y O2 en gases
■Ozono
■CO2 disuelto
■Conductividad
■Turbidez
■TOC (carbono orgánico total)
■Caudal
La gama de productos presentada incluye:
■Electrodos / sensores
■Carcasas
■Conexiones de proceso
■Transmisores / analizadores
■Sistemas de limpieza y calibración
■Cables
■Accesorios
Encargue hoy su copia de esta práctica herramienta
desk tool.
Mettler-Toledo AG
Process Analytics
Im Hackacker 15
CH-8902 Urdorf
Suiza
www.mt.com/pro
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