ES2620771T3 - Fabricación, procesamiento, envasado y dispensación de bebidas usando agua electroquímicamente activada - Google Patents

Fabricación, procesamiento, envasado y dispensación de bebidas usando agua electroquímicamente activada Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para la limpieza in situ de una parte de un sistema de procesamiento de bebidas, en el que dicho procedimiento usa un volumen total general de agua y dicho procedimiento comprende las etapas de: (a) suministrar una cantidad de un aclarado acuosos a través de dicha parte del sistema de procesamiento de bebidas; y después (b) suministrar una cantidad de una disolución acuosa desinfectante a través de dicha parte de dicho sistema de procesamiento de bebidas, siendo dicha cantidad de dicho aclarado acuoso y dicha cantidad de dicha disolución acuosa desinfectante juntas eficaces para obtener un nivel de control microbiano en el mismo; caracterizado el procedimiento porque se usa una dilución acuosa de anolito de agua electroquímicamente activada como dicho aclarado acuoso en la etapa (a), y se usa una disolución de anolito de agua electroquímicamente activada como dicha disolución acuosa desinfectante en la etapa (b); en el que dicha cantidad de dicho aclarado acuoso usado en la etapa (a) se reduce sin reducir dicho nivel de control microbiano, se reduce dicha cantidad de dicha disolución acuosa desinfectante usada en la etapa (b) sin reducir dicho nivel de control microbiano, y se reduce dicho volumen total general de agua usado en dicho procedimiento, comparado con el uso de un aclarado acuoso sin dilución de anolito de agua electroquímicamente activada y una disolución acuosa desinfectante sin disolución de anolito de agua electroquímicamente activada.

Description

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[0058] El lavado de depuración de anolito se puede introducir de forma conveniente a una temperatura como para condiciones de operación estándar. El lavado de depuración de anolito preferiblemente se introducirá a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 5ºC a aproximadamente 45ºC.
5 [0059] El procedimiento de la invención puede comprender intervenciones de tratamiento continuo y/o intermitente, introduciendo la disolución de anolito en un solo y/o en múltiples puntos o secciones de depuración del sistema de bebida, para así mantener el potencial de oxidorreducción (ORP) de la disolución de anolito a niveles deseados en todo el sistema que se está tratando, para así asegurar más que las relaciones predictivas entre la reactividad microbiocida mínima y oxidante medida del lavado de depuración de anolito se mantienen en todo el
10 sistema durante la depuración.
[0060] El procedimiento de la invención también puede incluir una etapa adicional de administrar selectivamente una disolución acuosa de catolito electroquímicamente activada antioxidante en el sistema de producción, procesamiento y/o envasado de bebidas como un detergente sin aclarado o agente tensioactivo. El
15 periodo de exposición requerido está dentro de las restricciones de tiempo de volumen alto de procesamiento y envasado. El catolito (no diluido) preferiblemente tendrá un pH en el intervalo de aproximadamente 8 a aproximadamente 13 y un ORP negativo de al menos -700 mV.
[0061] El procedimiento de la invención puede incluir además la etapa de lavar cualquier aspecto deseado
20 del sistema de bebidas con un anolito que tiene un pH (no diluido) en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 y un ORP (no diluido) ≥ 1000 mV. Esta disolución de anolito distintiva se puede aplicar en cualquier punto del tratamiento adecuado en el sistema de bebidas. Los ejemplos de puntos de tratamiento particularmente beneficiosos incluyen, pero no se limitan a recipientes de almacenamiento a granel, cubas de fermentación, tanques de cerveza brillante o jarabe sintético, recipientes de transferencia y/o sistemas de
25 reticulación asociados, que pueden comprender, por ejemplo, sistemas de filtración, separación, dilución, pasteurización y carbonatación.
[0062] El procedimiento de la invención puede incluir también la etapa adicional de aplicar selectivamente el anolito, que tiene preferiblemente un pH (no diluido) en el intervalo de aproximadamente 6,0 a aproximadamente 6,5, 30 un ORP (no diluido) ≥ +950 mV. y una concentración de oxidante disponible libre (no diluido) ≤ 300 ppm, para así neutralizar continuamente contaminantes microbianos residuales, así como para realizar una desinfección residual del equipo del procedimiento corriente abajo para el control del potencial crecimiento de biopelícula recontaminante. El anolito preferiblemente se introducirá en el agua del procedimiento general en una concentración de hasta 20 partes en volumen de anolito por 80 partes en volumen de agua. Esta etapa preferiblemente implica la inclusión de 35 dosis bajas de anolito, en una base continua, en la corriente general de agua del procedimiento para así eliminar microbios recién introducidos desde el sistema de suministro de agua (autoridad municipal, pozo, etc.) y también para manipular la carga del agua tratada para prevenir el crecimiento adicional o nuevo de biopelícula que de lo contrario podría producir intervenciones irregulares del tratamiento de anolito durante el procedimiento de CIP o en otra parte. La aplicación de anolito en dosis baja continua sirve tanto para eliminar nuevos microbios introducidos en 40 el sistema como para prevenir el nuevo crecimiento de biopelícula que crearía una nueva fuente de contaminación microbiana a lo largo del tiempo. Los puntos de aplicación en el flujo del procedimiento general preferiblemente corresponderán con el periodo de contacto del microbio objetivo con el biocida, descrito como el tiempo de permanencia mínimo en el procedimiento, correlacionado con la magnitud de dilución del anolito y los niveles mínimos de descontaminación microbiana necesarios en el agua del procedimiento tratada. Típicamente, volúmenes
45 de producción de lotes grandes requerirán tiempo de procesamiento prolongado y por lo tanto periodos de almacenamiento y envasado prolongados.
[0063] De acuerdo con la presente invención, los ejemplos de puntos o sistemas en unidades de procesamiento y envasado de producción de bebidas típicas, en los que el catolito, sea en forma concentrada o 50 preferiblemente diluida acuosa, se puede introducir como una disolución de limpieza, incluyen, pero no se limitan a:
(a) zonas de tratamiento de aguas para, p. ej., mezclar con floculación y lavado de suelo; (b) áreas de módulos de ultrafiltración, p. ej., para limpieza de membrana, desinfección corriente abajo y corriente arriba y esterilización, y como sustituto de detergentes y otros agentes en el sistema de limpieza in situ (CIP); (c) eliminación de suelo; y (d) eliminación de biopelícula de lubricante de cadena para la descontaminación de producto.
55 [0064] Cuando se usa para la limpieza de interiores de los recipientes de fermentación en fábricas de cerveza, la disolución de limpieza de catolito preferiblemente comprenderá (a) una disolución de catolito de agua electroquímicamente activada, y (b) una cantidad de tensioactivo no iónico de calidad alimentaria eficaz para reducir, y lo más preferiblemente para prevenir, la formación de espuma en el recipiente de fermentación. Sin el tensioactivo,
10
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18. Se mide el ORP, pH y EC de la disolución de anolito efluente en el punto de salida del recipiente.
19.
Se repite la dosificación de la disolución de anolito en una dirección de flujo retrógrado (es decir, desde abajo 5 hacia arriba) después de medir el ORP, pH y EC de la disolución.
20. Se deja que la disolución de anolito drene libremente y se mide el ORP, pH y EC de la disolución efluente.
21.
Se repite la dosificación y mediciones como se detalla en las etapas 19 y 20. 10
22.
Se repite la dosificación en dirección normal del anolito de acuerdo con los procedimientos detallados en las etapas 16-18.
23.
Se drena todo el efluente de anolito residual y se introduce agua tratada ablandada para limpiar las disoluciones
15 de ECAW residuales del sistema de filtración de GAC. Esto se habrá conseguido cuando se logre la paridad entre las propiedades fisicoquímicas de las corrientes del agua de entrada y el agua efluente.
[0089] Además de rehabilitar la carga y desinfectar los gránulos de carbón activado, el uso de las disoluciones de ECAW usadas de acuerdo con el procedimiento de la invención, funciona además para neutralizar
20 residuos de plaguicidas y que se acumulan en el sistema de GAC.
[0090] Sin limitar el alcance de la misma, ahora se describirá más la invención y se ilustrará con referencia a los siguientes ejemplos y resultados experimentales.
25 Ejemplo 1
[0091] Este era un ensayo comparativo que implica el uso de disoluciones de ECAW para sustituir los agentes químicos existentes usados en los protocolos de limpieza in situ (CIP) convencionales. Como se muestra a continuación, el procedimiento de la invención proporcionaba mayor control biocida, menor uso de agua y ciclos de
30 limpieza y desinfección más cortos en una instalación de bebidas carbonatadas.
[0092] La limpieza y desinfección convencionales de sistemas y equipos de instalaciones de envasado de bebidas carbonatadas, típicamente ha comprendido dos protocolos, bien un procedimiento de tres etapas (solo desinfección) o de cinco etapas (limpieza, aclarado y desinfección).
35 [0093] Se añadieron catolito antioxidante y anolito oxidante al agua del procedimiento usada para la limpieza y desinfección de los sistemas y equipo de producción y envasado para diversos tipos de bebidas, como una sustitución completa de los productos químicos convencionales existentes. Las características medidas de las disoluciones acuosas diluidas de tratamiento usadas eran las siguientes:
40
Disolución*
EC** pH ORP FAO
Anolito al 5%
0,67 6,6 740 <25
Catolito al 30%
2,72 10,8 220 0
Anolito al 30%
2,0 6,8 890 80
*Concentraciones de las disoluciones expresadas en % en volumen **Conductividad eléctrica (mS/cm -miliSiemens por centímetro)
[0094] Se llevó a cabo un ensayo comparativo en una instalación de fabricación y envasado de bebidas carbonatadas representativa. Los productos químicos de limpieza convencionales usados en el ensayo comparativo comprendían disolución de sosa cáustica (NaOH) cloroalcalina al 2-3% usada a temperatura ambiente. La disolución
45 desinfectante convencional comprendía bien una disolución de hipoclorito de sodio o de calcio o el agente oxidante equivalente dosificado a temperatura ambiente en el sistema, con una tasa de 50 ppm de contenido de cloro disponible libre (FAC). Los protocolos para el procedimiento convencional eran los siguientes:
15
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Tabla 6: Cambios en las propiedades fisicoquímicas de las disoluciones ECA aplicadas a un recipiente de GAC frente al tiempo
Cambios en los parámetros fisicoquímicas de las disoluciones de catolito y anolito cuando se introducen en una columna de carbón activado frente al tiempo
Tiempo
Tipo de disolución Actividad ORP pH EC Δ ORP alimentación -efluente
Anolito
pretratamiento 935 6,6 5,15
Catolito
pretratamiento -804 11,1 6,61
09:10
Catolito bombeo superior -804 11,1 6,61
09:20
Catolito drenaje 65 9,8 5,15 -869
09:26
Catolito 85 9,9 4,77 -889
09:43
Catolito bombeo inferior -804 11,1 6,61
10:21
Catolito drenaje 5 11,1 6,35 -809
10:23
Catolito 18 11,1 6 -822
10:24
Catolito bombeo inferior -804 11,1 6,61
10:42
Catolito drenaje 50 11,1 6 -854
10:45
Catolito bombeo superior + drenaje -804 11,1 6,61
10:48
Catolito drenaje 9 11,2 6,39 -813
10:52
Catolito -3 11,3 6,32 -801
11:00
Catolito 32 11,1 5,51 -836
11:07
Catolito 35 10,7 5,03 -839
11:12
Catolito 54 10 5,29 -858
11:15
Catolito 184 9,7 4,18 -988
11:20
Anolito bombeo superior + drenaje 935 6,6 5,15
11:22
Anolito drenaje 295 9,9 4,98 640
11:28
Anolito 274 9,7 5,26 661
11:38
Anolito 334 9,2 5,26 601
11:47
Anolito 256 9,5 5,26 679
11:49
Anolito bombeo superior, sin drenaje 935 6,6 5,15
12:15
Anolito drenaje 215 9 5,21 720
12:21
Anolito 245 9 4,93 690
12:30
Anolito bombeo inferior 935 6,6 5,15
13:06
Anolito bombeo superior 935 6,6 5,15
13:20
Anolito 844 7,4 5,19 91
13:23
Anolito 792 7,5 5,15 143
13:28
Anolito 391 8,6 5,2 544
13:35
Anolito bombeo inferior 935 6,6 5,15
14:06
Anolito bombeo superior 935 6,6 5,15
14:18
Anolito drenaje 843 7,5 5,27 92
14:22
Anolito remojo 831 7,4 5,24 104
Leyenda: ORP -Potencial de oxidorreducción (mV -miliVoltios), EC -conductividad eléctrica -(mS/cm -miliSiemens por centímetro)
Conclusión 5 [0113] Se demostró que el elevado potencial de oxidorreducción (ORP) de las disoluciones de catolito y anolito electroquímicamente activadas, cuando se aplican como una intervención en tándem y secuencial a columnas de filtración de carbón activado granular (GAC), tienen la capacidad de manipular selectivamente la carga de la energía libre superficial en la superficie y dentro de los poros de los gránulos de carbón usados para la 10 filtración y adsorción en instalaciones de procesamiento y envasado de bebidas, así como en otras aplicaciones. Esta capacidad sirve para ayudar a la regeneración de las características de absorción de los gránulos, así como a reducir sustancialmente la carga microbiana tanto en la superficie como dentro de los poros de los gránulos.
Ejemplo 5
15
21
Capacidad de neutralización de sabores de disoluciones ECA
[0114] Se ha descubierto además de acuerdo con la presente invención, que las disoluciones de anolito pueden proporcionar sorprendentemente un beneficio añadido, en cuanto que además de su amplia eficacia 5 antimicrobiana, el anolito es capaz de oxidar simultáneamente moléculas de sabor residuales y residuos de ingredientes sintéticos del equipo de fabricación y envasado.
[0115] El ensayo implicaba una valoración organoléptica y colorimétrica de la capacidad de las disoluciones ECA para eliminar las huellas de sabor persistentes y fuertes del equipo de envasado en una instalación de bebidas 10 carbonatadas.
[0116] El cambio de un tipo de sabor particularmente persistente y fuerte (basado en piña) a un producto basado en sabor de cola estándar o de agua con gas, demostraba una eliminación completa del arrastre residual de la sustancia de sabor después de la exposición a disoluciones ECA.
15 [0117] Además, en el ensayo in vitro con una variedad de moléculas de sabor sintéticas comerciales (Cranbrook Flavors) que incluían manzana (MJ3116), cereza (MJ 2381), frambuesa (MJ3102), grosella negra (MJ1115), piña (MJ2082), chicle (MG1250) y fresa (MJ2507), demostraron la neutralización eficaz de todos en las disoluciones ECA con las moléculas de sabor añadidas.
20 Conclusión: Las disoluciones de anolito ECA tienen la capacidad de neutralizar moléculas de sabor persistente y fuerte.
Ejemplo 6
25 [0118] Se dosificó continuamente un producto de anolito de ECAW en agua de pozo usada para la producción de cerveza. Durante el transcurso del ensayo, el anolito concentrado usado en el ensayo se mantuvo a un pH de aproximadamente 6,5 ± 0,5, un ORP (milivoltios) de 900 ± 50 y una conductividad eléctrica (mSiemens/cm) de 5,5 ± 0,5. El agua de pozo tratada resultante tenía una concentración de anolito de 0,5% en volumen, un pH de
30 aproximadamente 6,5 ± 0,5, un ORP (milivoltios) de 500 ± 50 y una conductividad eléctrica (mSiemens/cm) de 0,2 ± 0,05.
[0119] Después de alcanzar las condiciones de estado estacionario, el agua de pozo tratada estaba exenta de microbios. El agua de pozo tratada se usó como un ingrediente real para la producción de cerveza. No se 35 detectaron efectos adversos por el uso de agua tratada en el sabor, carácter, color u otras características del producto de cerveza.
[0120] Por lo tanto, la presente invención se adapta bien para cumplir los objetivos y lograr los fines y ventajas mencionados antes, así como los inherentes en el mismo. Aunque se han descrito realizaciones preferidas
40 ahora para fines de descripción, numerosos cambios y modificaciones serán evidentes para los expertos en la materia. Dichos cambios y modificaciones están abarcados dentro de esta invención como se define por las reivindicaciones.
22

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