lunes, 2 de enero de 2012

Embotelladoras o Máquinas Llenadoras de Botellas


MÁQUINAS LLENADORAS DE BOTELLAS

Las máquinas llenadoras de botellas, también llamadas embotelladoras, tienen por principal misión introducir el mosto o vino en el interior de las botellas, alcanzando un nivel adecuado en función de la capacidad nominal de las mismas y de su temperatura, así como también garantizar las condiciones de estabilización de los vinos embotellados. Estas máquinas pueden ser de accionamiento manual en instalaciones muy antiguas con un rendimiento de hasta 600 botellas / hora, o más bien en la actualidad de tipo semiautomático con un rendimiento entre 800 a 1.400 botellas / hora, o bien automáticas con rendimientos desde 1.800 hasta algunas decenas de miles de botellas por hora.

Todas las máquinas se componen de un depósito acumulador del líquido a embotellar, generalmente situado en la parte superior de la embotelladora, donde por acción de la gravedad, o por presión en el depósito, o por vacío en la botella, el líquido es empujado hacia los elementos de llenado; así como también de un sistema de circulación de botellas en las máquinas semiautomáticas o automáticas, y por fin de un conjunto de grifos, caños o boquillas de llenado, pudiendo estar colocados en línea en las máquinas manuales, o bien en circunferencia en las embotelladoras semiautomáticas y automáticas. Las diferencias entre estas máquinas se debe en su mayor parte, al sistema de boquillas de llenado utilizados.

Llenadoras volumétricas:

Estas máquinas funcionan de manera muy sencilla, pues introducen en la botellas vacías un volumen de líquido predeterminado, con un reducido margen de error del orden de 2 a 5 por 1.000, lo que supone por parte de la embotelladora de un sistema de llenado muy preciso. El problema viene de las botellas, pues éstas nunca contienen el mismo volumen, aunque procedan de la misma vidriera y de la misma partida de fabricación, obteniéndose en consecuencia un nivel de llenado diferente entre botellas, resultando por lo tanto inaceptable este sistema de llenado.

Existen tres tipos de máquinas llenadoras volumétricas, clasificadas de acuerdo con el sistema utilizado en las boquillas de llenado:

- Llenadoras de cubilete. Dentro del depósito de líquido se encuentran unos recipientes o cubiletes, tantos como boquillas de llenado contiene la máquina. La medición del volumen de cada botella se hace por inmersión en el depósito de líquido hasta su rasero, siendo a continuación transferido a la botellas por  medio de las boquillas.

- Llenadora de pistones fijos. Unos conjuntos de cilindro-pistón se sitúan por debajo del depósito de líquido y por encima de las boquillas, siendo este pistón regulable en altura, lo que permite dosificar la cantidad de líquido deseada. El movimiento alternativo del pistón aspira líquido del depósito y lo impulsa hacia las botellas a través de las boquillas.

- Llenadora de pistones comandados. Unos conjuntos de cilindro-pistón alternativo aspiran el líquido a embotellar desde un depósito, cuando una válvula situada entre éste y la botella lo permite, y lo impulsa cuando el pistón desciende y la citada válvula cambia de posición introduciendo el líquido dentro la botella vacía.

En todos los casos un dispositivo colocado en las boquillas permite la salida del aire contenido en la botellas mientras se llenan, disponiendo además en la salida del líquido, de un sistema de reparto para que éste caiga de forma laminar por las paredes de las botellas.

Llenadoras de nivel constante:

Estas máquinas resuelven el problema de las llenadoras volumétricas, permitiendo una perfecta nivelación del líquido embotellado, aún cuando el volumen de las botellas no sea exactamente el mismo. Dentro de éstas se agrupan en los siguientes tipos: sifonado, isobarométricas, y presión diferencial.

- Llenadoras de sifonado.

Las llenadoras de sifonado también pueden considerarse como isobarométricas, funcionando por el principio de los vasos comunicantes, a través de un tubo en forma de U invertida o sifón, que comunica por un extremo el depósito del líquido y por el otro la botella a llenar, de tal manera que al final del proceso se obtiene el mismo nivel entre el líquido contenido en el depósito y el de la botella llena. La eliminación del aire contenido en las botellas en la fase de llenado, se hace por medio de un dispositivo contenido en la boquilla. El inconveniente de estas máquinas es la lentitud del proceso, y especialmente en la fase final del llenado de las botellas, resultando en la práctica una irregular alineación del nivel de llenado, hecho que se agrava con el aumento de rendimiento de la maquinaria.

Dentro de estas llenadoras se pueden encontrar dos tipos: las de sifones fijos donde las botellas se mueven en sentido vertical para acoplarse a las boquillas de llenado fijas, o bien las de sifones descendentes, donde las botellas permanecen fijas y son las boquillas quienes se mueven en sentido vertical hasta su acoplamiento. A pesar de la simplicidad de este sistema de llenado, son máquinas de poca utilización por los problemas que presentan en la eficacia del llenado.

- Llenadoras isobarométricas.

Estas máquinas contienen una sola cámara o depósito de alimentación del líquido, manteniendo la misma presión entre la citada cámara y la de las botellas durante su fase de llenado, pudiendo ser esta presión igual a la atmosférica, o bien situarse por encima o por debajo de la misma.

Llenadoras de gravedad. Estas embotelladoras funcionan a la presión atmosférica, estando el depósito de líquido situado por encima de las boquillas de llenado, donde el líquido baja hacia las botellas por acción de la gravedad y con una velocidad dependiente de la altura de llenado del depósito. Las boquillas disponen de una junta de estanqueidad para acoplarse a las bocas de las botellas, y existe en cada una de ellas un tubo de salida del aire contenido en la botella en fase de llenado, siendo este tubo regulable para determinar la altura de llenado de las botellas.

Llenadoras de depresión. Son máquinas muy similares a las de gravedad, donde el depósito de líquido permanece herméticamente cerrado, aplicando en su interior un ligero vacío del orden de 500 mm de altura de agua, con el propósito de facilitar la evacuación del aire contenido dentro de las botellas durante la fase de llenado, y en ningún caso para aumentar su velocidad, permaneciendo por lo tanto a la misma presión el interior de la botella y el depósito de líquido. Este sistema no es conveniente para los líquidos que contienen anhídrido carbónico, pues se produce una importante pérdida de este gas en el circuito de vacío.

Llenadoras de contrapresión o de baja presión. Estas máquinas se utilizan para aquellos líquidos que contienen gas carbónico y se desea conservarlo en la fase del embotellado, siendo necesario entonces mantener sobre ellos una determinada sobrepresión, que puede oscilar entre 0,5 a 7,0 atmósferas dependiendo del tipo de producto a embotellar. Para limitar la cantidad de gas de sobrepresión, los depósitos de líquido de estas máquinas suelen estar construidos en forma de anillo, reduciendo de este modo el volumen de gas contenido.

El llenado de las botellas se hace en tres etapas, una primera donde una vez acoplada la botella a la boquilla, con el gas contenido en el depósito de líquido se comprime su interior hasta alcanzar la presión deseada, pasando a una segunda etapa donde el líquido baja hacia la botella de forma gravitatoria y no por efecto de la presión, pues ésta es exactamente la misma en el depósito como en la botella, siendo por lo tanto un llenado de tipo isobarométrico. Y por fin una tercera, donde la boquilla de llenado se cierra y una válvula descompresiona lentamente la botella antes de su desacople de la boquilla, evitando que el líquido carbónico embotellado entre en efervescencia y se produzcan importantes pérdidas y dificultades en la posterior operación del taponado. Además, estas máquinas presentan otras ventajas, tales como la seguridad de no llenar botellas rotas, e incluso la posibilidad de embotellar bajo una atmósfera de gas inerte de anhídrido carbónico o de nitrógeno.

- Llenadoras de presión diferencial.

Estas máquinas funcionan creando un vacío en las botellas antes de su llenado, siendo éste del orden de 1.000 a 3.000 mm de altura de una columna de agua, que equivale a unos 0,1 a 0,3 Kg / cm2, por medio de un tubo instalado en las boquillas de llenado; de tal modo que el líquido entra en las botellas por aspiración, utilizándose indistintamente los sistemas de sifonado o gravitatorio, hasta alcanzar el nivel deseado en las botellas, pues el exceso de líquido retorna al depósito de acumulación de líquido arrastrado por el vacío. Se llaman de presión diferencial, porque la presión del líquido en el depósito y la de las botellas son distintas. La velocidad de llenado es muy elevada, aunque exigen un mantenimiento importante, y además en el embotellado de los líquidos carbónicos, se puede perder una cantidad importante del gas que contienen.

Durante el embotellado se produce en general una importante entrada de aire, sobre todo cuando el líquido penetra en las botellas vacías, estimándose una disolución en el líquido del orden 0,1 a 1,5 cm3 de oxígeno por litro, dependiendo del sistema de llenado utilizado. Así pues las llenadoras de sobrepresión son las que menos aireación producen cuando se trabaja con un gas inerte como gas de contrapresión, seguidas de las de vacío o de presión diferencial, y terminando con las de tipo volumétrico, sifonado, y el resto de las de presión diferencial.

Para evitar este problema, basta con sustituir antes del llenado, el aire que contiene las botellas mediante su sustitución con un gas inerte, de tal modo que la caída del líquido se produce sobre una atmósfera inerte, pudiendo incluso después del embotellado rellenarse el espacio vacío resultante en el cuello con una nueva inyección de gas. El gas carbónico tiene la ventaja de disolverse con gran facilidad en el vino, evitando de este modo la sobrepresión que se produce en el momento del taponado, sin embargo puede producir una ligera gasificación en los líquidos embotellados, con la aparición de unas algunas burbujas cuando se destapa la botella. La otra alternativa es utilizar nitrógeno, que no presenta tanta solubilidad, por lo que se reducen los efectos negativos del gas carbónico, aunque la presión producida en el taponado sea algo mayor.

En los líquidos que contienen gas carbónico, la máquina embotelladora ideal es la isobarométrica de sobrepresión o contrapresión, aunque en aquellos productos que contienen una ligera cantidad de este gas entre 200 a 1.500 mg / litro,  se pueden utilizar otras máquinas distintas, donde las pérdidas de gas pueden ser de tan solo el 3 a 8 %, cuando se trabaja a temperaturas situadas entre 15º a 20º C.

Las boquillas son posiblemente los elementos más importantes de las máquinas llenadoras, debiendo cumplir los siguientes requisitos:
  
- Permitir la circulación laminar del líquido por las paredes de la botella, para lo cual existe un límite de velocidad de llenado que no se debe superar las 250 botellas / hora y boquilla.

- Boquillas fáciles de limpiar, así como también de sustituir, no provocando emulsiones de gases, ni tampoco turbulencias.

- Elementos que no mojen los cuellos por su parte interior de líquido, pues el posterior taponado puede ser deficiente.

Otro aspecto importante del embotellado es el nivel de llenado de las botellas, pues por una parte se deben de llenar de acuerdo con lo explicitado en su etiquetado, y por otra parte conviene dejar siempre un determinado espacio vacío, para permitir las dilataciones y contracciones del líquido producidas por los cambios de temperatura, evitando de este modo la aparición de diferencias de presión, que pueden afectar seriamente al cierre de las botellas. Con este motivo, dependiendo del tipo de botella y de su capacidad, se recomienda un nivel de llenado en función de la temperatura del líquido, existiendo unas plantillas o calibres que permiten realizar este ajuste.

Cuando se eleva la temperatura de un líquido embotellado se produce una dilatación, que hace subir el nivel de llenado y por lo tanto la presión en el interior de la botella; produciéndose una salida del tapón si la temperatura sube rápidamente, o cuando se hace lentamente, entonces se produce una fuga del líquido a través del corcho. Lo mismo sucede en sentido contrario con un enfriamiento, el vino se contrae bajando de nivel, produciéndose entonces un vacío, que tiende a hundir el tapón dentro de la botella si la refrigeración es rápida, o a dejar entrar aire del exterior si se hace de manera lenta.

Cuando los vinos se embotellan mediante un proceso de calentamiento para su estabilización biológica, debe tenerse muy en cuenta este aspecto, pues de nivelar las botellas de manera incorrecta, se puede ocasionar un grave problema en el cierre de las botellas. Debiendo utilizarse un tapón de una altura tal, que sea compatible con la altura del vino caliente, donde a 20º C se respete el volumen útil de la botella.

LLENADO DEL VINO

En esta fase el vino, que se encuentra almacenado en la bodega en depósitos de acero inoxidable, se introduce en las botellas de forma automática.

- Peligros: El principal peligro consistirá en la contaminación del vino a partir de contaminantes ambientales (polvo, microorganismos, etc.) o los propios de una mala estiba por parte de los operarios. Otro peligro consistirá en la incorporación al vino de productos tóxicos procedentes de una incorrecta limpieza y desinfección de la máquina de llenado.

- Medidas preventivas: Se seguirán los programas de limpieza y desinfección y de mantenimiento preventivo de equipos y utensilios. También se asegurará una adecuada higiene ambiental de la nave de llenado y una correcta manipulación e higiene por parte de los operarios.

- Límite crítico: Estará marcado por las buenas condiciones de mantenimiento de la máquina de llenado y del programa de limpieza y desinfección. Los operarios garantizarán una adecuada higiene personal y buenas prácticas de manipulación.

- Vigilancia: Se inspeccionará, de forma visual, la operación de llenado, el estado de la máquina de llenado y la higiene y forma de operar de los trabajadores encargados de dicha operación. También se vigilará la correcta ejecución del programa de limpieza y desinfección previsto.

- Medidas Correctas: Si el llenado ha sido inadecuado se volverá a llenar, sustituyendo los envases ya utilizados, si es necesario. También se mejorarán las condiciones higiénicas sanitarias para el óptimo desarrollo del llenado. En caso necesario, se revisará y corregirá el programa de limpieza y desinfección. Se formará adecuadamente a los operarios en las tareas encomendadas.

- Registros: Se registrarán los programas de mantenimiento preventivo de equipos y limpieza y desinfección, los cursos de formación a que asistan los operarios y las medidas correctoras aplicadas.

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