ES2890417T3 - Aparato y métodos para monitorización de maduración - Google Patents

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Abstract

Un aparato (1) para monitorizar la pérdida de fluido de una barrica (2) durante un proceso de maduración, el aparato (1) comprendiendo una celda (4) de absorción multipaso en forma fluido-comunicante con dos o más conductos (5) de fluido y una bomba (8), unos extremos distales de los dos o más conductos (5) de fluido dispuestos alrededor de un perímetro de una única barrica (2), donde la bomba (8) proporciona un medio para extraer muestras de fluido de dos o más localizaciones alrededor del perímetro de la barrica (2) a través de dos o más conductos (5) de fluido hacia el interior de la celda (4) de absorción multipaso, en donde el aparato (1) además comprende un sistema (12) de monitorización para monitorizar la muestra de fluido dentro de la celda (4) de absorción multipaso.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y métodos para monitorización de maduración
La presente invención hace referencia a un aparato y a unos métodos para su utilización en un proceso de maduración, y en particular un aparato y unos métodos para la monitorización de la pérdida de fluido de uno o más barricas durante un proceso de maduración.
Antecedentes de la invención
La producción del whisky escocés de malta implica varias etapas, la más importante de las cuales se puede decir que es el proceso de maduración mediante el cual el whisky de reciente producción se madura durante varios años en barricas de madera.
El whisky es habitualmente un -60% agua, -40% etanol (y ~0,1% otros constituyente), cuando se introduce en las barricas, pero durante el proceso de maduración (que dura habitualmente de diez a veinte años), una proporción del volumen de fluido en la barrica se pierde en la atmósfera. Este hecho se denomina popularmente en el sector como “la parte de los ángeles” (“angels' share”).
La denominada parte de los ángeles se encuentra, en Escocia, habitualmente alrededor de un 2% del volumen por año. En otros lugares del mundo la pérdida puede ascender a un 5% por año. Algunos productores de whisky pueden tener decenas de millones de barricas de whisky sometidas a maduración en todo momento, de manera que estas pérdidas son claramente significativas. De hecho, se ha descrito que la parte de los ángeles supone un coste en el orden del 10-15% de los costes de producción.
También pueden madurarse vinos, coñacs, armañacs, jerez, oportos, otras variedades de whisky (p.ej., Bourbon) y cervezas (al igual que el vinagre balsámico) en barriles, y la pérdida por el problema debido a la parte de los ángeles se sabe también que afecta a estos procesos de maduración (en mayor o menor grado). Este es por lo tanto un problema de amplio alcance, y una solución que resuelva, al menos parcialmente, el problema proporcionará mayores beneficios económicos.
Se han realizado experimentos en los que se ha aplicado a las barricas de whisky han sido una envoltura por contracción para evitar dicha pérdida de fluido. Aunque la pérdida de fluido se elimina (o se reduce significativamente) mediante dichos procesos, existe una correspondiente eliminación (o una reducción significativa) en la entrada de aire, lo que se cree que afecta negativamente al proceso de maduración y por tanto al sabor del producto final.
Los inventores han desarrollado previamente un método y un aparato alternativo para reducir la pérdida de fluido de una barrica durante un proceso de maduración según se ha descrito en detalle en la publicación de patente internacional WO2013/008003A1. El aparato comprende un recipiente para contener de manera hermética la barrica y proporcionar, de este modo, un volumen de expansión alrededor de la barrica para proporcionar un medio para la acumulación de fugas de vapor. Puede emplearse a continuación una fuente de luz y sistema de monitorización basado en un detector para determinar una transmisión relativa de la luz a través del volumen de expansión y de este modo proporcionarse una medida de la pérdida de fluido de la barrica.
En la práctica, no siempre resulta conveniente, o posible de hecho, implementar los recipientes descritos. Además, una vez implementados la tasa de pérdida de fluido es baja y por tanto puede pasar un largo periodo de tiempo antes de que se haya acumulado la suficiente pérdida de volumen dentro del volumen de expansión para que sea detectada por el sistema de monitorización. Estos problemas son particularmente evidentes para recipientes diseñados para alojar múltiples barricas.
En la presente invención se reconoce que va a obtenerse una ventaja considerable con la provisión de un aparato y un método capaces de monitorizar rápidamente y de forma precisa el volumen perdido de producto procedente de un proceso de maduración.
Es por tanto un objeto de un aspecto de la presente invención obviar o al menos mitigar las anteriores desventajas del aparato y de los métodos de monitorización de la maduración conocidos en la técnica.
Resumen de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato para monitorizar la pérdida de fluido de una o más barricas durante un proceso de maduración, donde el aparato comprende una celda de absorción multipaso dispuesta en forma fluido-comunicante con uno o más conductos de fluido y una bomba y un sistema de monitorización dispuesto para monitorizar la presencia de vapor dentro de la celda de absorción multipaso.
La bomba y los conductos de fluido pueden utilizarse para proveer a la celda de absorción de múltiples pasadas de una muestra de vapor que pueda ser monitorizada entonces por el sistema de monitorización. Esto tiene como resultado un aparato que es portátil, muestra tiempos operativos reducidos y una mayor sensibilidad que los sistemas conocidos en la técnica.
Más preferiblemente la celda de absorción multipaso comprende una celda de tipo Herriott. Alternativamente, la celda de absorción multipaso comprende una celda de tipo White. En una alternativa adicional, la celda de absorción multipaso comprende una celda de tipo Pfund.
El sistema de monitorización puede comprender una fuente de luz y un detector en donde el detector está dispuesto para recibir luz emitida desde la fuente de luz a continuación de su propagación a través de la celda de absorción multipaso.
Opcionalmente la fuente de luz comprende una fuente láser de infrarrojo medio.
El aparato puede además comprender una fuente de purga dispuesta en forma fluido-comunicante con la celda de absorción multipaso.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método de monitorización de pérdida de un fluido de una o más barricas durante un proceso de maduración, donde el método comprende:
- proveer a una celda de absorción multipaso de una muestra de vapor tomada de alrededor del perímetro de dicha una o más barricas; y
- monitorizar un campo de luz a continuación de su propagación a través de la celda de absorción multipaso.
Proveer a la celda de absorción multipaso de una muestra de vapor, puede comprender bombear vapor de alrededor del perímetro de dicha una o más barricas hacia el interior de la celda de absorción multipaso.
La monitorización del campo de luz a continuación de su propagación a través de la celda de absorción multipaso puede comprender la medición de la absorción o la potencia de un campo de luz generado por una fuente de luz. El método puede además comprender purgar la celda de absorción multipaso con un gas interte.
Las realizaciones del segundo aspecto de la invención pueden incluir una o más características correspondientes a características del primer aspecto de la invención o sus realizaciones, o viceversa.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención se proporciona un aparato para monitorizar la pérdida de fluido de una barrica durante un proceso de maduración, donde el aparato comprende una celda de absorción multipaso en forma fluido-comunicante con dos o más conductos de fluido y una bomba, estando los extremos distales de dos o más conductos de fluido dispuestos alrededor de un perímetro de una única barrica, donde la bomba proporciona un medio para extraer muestras de fluido de dos o más localizaciones alrededor del perímetro de la barrica a través de los dos o más conductos de fluido hacia el interior de la celda de absorción multipaso, en donde el aparato además comprende un sistema de monitorización para monitorizar la muestra de fluido dentro de la celda de absorción multipaso.
Breve descripción de los dibujos
Se describirán a continuación, a modo de ejemplo únicamente, diversas realizaciones de la invención en referencia a los dibujos, de los cuales:
La Figura 1 ilustra en forma esquemática un aparato para monitorizar un proceso de maduración del whisky, de acuerdo con un aspecto de la presente invención.
La Figura 2 presenta una representación esquemática de una celda de tipo Herriott empleada por el aparato de la Figura 1; y
La Figura 3 presenta un diagrama de flujo de la metodología implicada en la monitorización de un proceso de maduración del whisky.
En la siguiente descripción, las partes similares se encuentran marcadas a lo largo de la especificación y de los dibujos con los mismos números de referencia. Los dibujos no se encuentran necesariamente a escala y las proporciones de ciertas partes han sido aumentadas para ilustrar mejor detalles y características de las realizaciones de la invención.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
El siguiente ejemplo se describe en el contexto de la maduración del whisky dentro de una barrica de whisky, sin embargo ha de entenderse que la invención tiene utilidad en otros procesos de maduración; por ejemplo de vino, coñac, armañac, jerez, oporto, otras variedades de whisky (p.ej. Bourbon), cerveza y vinagre balsámico. Además, aunque se emplean habitualmente barricas de madera, se entiende que las barricas realizadas de otros materiales (tales como plásticos o metales, tal como se utilizan cada vez más en la maduración de vinos, o cubas de cerámica tal como las utilizadas en la maduración de bebidas alcohólicas blancas chinas), no quedarán fuera del alcance de protección establecido en la presente memoria.
La Figura 1 presenta una representación esquemática de un aparato 1 para monitorizar la pérdida de fluido de una barrica 2 durante un proceso de maduración. La barrica 2 de whisky se muestra situada verticalmente, sin embargo se habrá de entender que la barrica 2 puede situarse horizontalmente o en cualquier otra orientación y mostrar una forma regular o irregular.
Puede observarse que el aparato 1 comprende un alojamiento 3 dentro del cual está situada una celda 4 de absorción multipaso, de la cual se describirán detalles adicionales más adelante en referencia a la Figura 2. Dependiendo del alojamiento 3 se encuntran cuatro conductos 5 de fluido (únicamente tres de los cuales pueden verse en la Figura 1). Unas válvulas 6 situadas dentro de cada uno de los conductos de fluido proporcionan un medio para aislar los conductos 5 de fluido y la celda 4 de absorción multipaso.
Una abertura 7 permite que la luz entre y salga del alojamiento 3. La abertura 7 se encuentra sellada mediante ventanas de fluoruro de calcio (CaF2) fijadas a la misma, aunque puede utilizarse cualquier material adecuado para las ventanas.
Una bomba 8 se encuentra dispuesta en forma fluido-comunicante con la celda 4 de absorción multipaso. Una válvula 9 proporciona un medio para aislar la bomba 8 y la celda 4 de absorción multipaso. En la realización descrita actualmente se muestra que la bomba 8 y la válvula 9 son externas al alojamiento 3.
Una fuente 10 de purga, p.ej. de nitrógeno u otro gas inerte, también se encuentra dispuesta en forma fluidocomunicante con la celda 4 de absorción multipaso. Una válvula 11 proporciona un medio para aislar la fuente 10 de purga y la celda 4 de absorción multipaso.
Puede observarse que el aparato 1 comprende adicionalmente un sistema 12 de monitorización dispuesto para monitorizar la presencia de un fluido (p.ej., vapor) dentro de la celda 4 de absorción multipaso. El sistema de monitorización comprende una fuente 13 de láser de infrarrojo medio y un sistema 14 de detección, ambos de los cuales serán tratados en mayor detalle más adelante. Unos espejos 15 con orientación de haz proporcionan un medio para dirigir la luz que sale de la fuente 13 de láser a través del sistema 14 de detección, para proporcionar una luz 16 de entrada para la celda 4 de absorción multipaso. El sistema 14 de detección está dispuesto para analizar la luz 16 de entrada una vez que se haya propagado a través de la celda 4 de absorción multipaso, a lo que se denominará de aquí en adelante como la luz 17 de salida.
A partir de la Figura 2, puede verse que la celda 4 de absorción multipaso comprende una celda de tipo Herriott. La celda de tipo Herriott está compuesta de dos espejos 18 y 19 esféricos opuestos dispuestos para formar una cavidad 20 óptica. Una abertura 21 se forma dentro del espejo esférico para permitir que la luz 16 de entrada y la luz 17 de salida entren y salgan de la cavidad 20 óptica. Como resultado, la celda 4 de absorción multipaso proporciona un medio para mejorar la sensibilidad de detección aumentando la longitud total de la trayectoria óptica del haz 16 de entrada dentro de un volumen de muestra contenido dentro de la cavidad 20 óptica. Esto tiene como resultado una mayor sensibilidad de detección para el aparato 1, tal como se trata en mayor detalle a continuación. La cantidad de recorridos del haz 16 de entrada, y por tanto la sensibilidad del aparato 1, puede controlarse simplemente ajustando la distancia de separación entre los espejos 18 y 19 esféricos.
Una fuente 13 de láser de infrarrojo medio adecuada es un oscilador paramétrico óptico (OPO, por sus siglas en inglés), tal como se describe en detalle en la publicación de patente internacional número WO 2006/061567. El OPO descrito proporciona una fuente de láser portátil que muestra un campo de salida pulsado que presenta una potencia de salida de aproximadamente 70 mW, una frecuencia de repetición de pulsos de más de 100kHz, un ancho de línea espectral de menos de, o igual a, 5GHz y que puede ajustarse en cuanto a su longitud de onda de 2 a 6 micras. El o Po 13 intracavidad es por lo tanto una fuente ideal para realizar la espectroscopia de absorción ante una fuga de fluido de la barrica 2, ya que una longitud de onda de salida de 3306 nm coincide con las bandas de absorción de la región de extensión (stretch) OH y C-H del etanol. Por consiguiente, la transmisión a través de la celda 4 de absorción multipaso ofrece una indicación de la presencia de etanol dentro la celda 4.
Un sistema 14 de detección adecuado es un barrido de trata y un sistema de detección tal como se ha descrito también en detalle en la publicación de patente internacional número WO 2006/061567. Este sistema es capaz de recoger, registrar y analizar la señal 17 de absorción retrodispersada que regresa de la celda 4 de absorción multipaso, permitiendo de este modo que la potencia de la luz 17 de salida sea registrada en función del tiempo. En una realización alternativa, el sistema 14 de detección puede comprender un vatímetro láser, conectado a un registrador de datos, por ejemplo a un PC con una tarjeta de adquisición de datos adecuada, para nuevamente permitir el registro de la potencia de la luz 17 de salida en función del tiempo.
Se podrá apreciar adicionalmente que puede emplearse una celda 4 de absorción multipaso alternativa con el aparato. Por ejemplo, la celda de tipo Herriott puede ser una del tipo que opera en transmisión, es decir el segundo espejo esférico comprende una abertura y la fuente 13 de láser y el sistema 14 de detección se sitúan en lados opuestos de la celda. Alternativamente, la celda 4 de absorción multipaso puede comprender una celda de tipo White o una celda de tipo Pfund, tal como se conocen en la técnica.
En la realización descrita anteriormente, se muestra que la bomba 8; las válvulas 6, 9 y 11; la fuente 10 de purga, la fuente 13 de láser, el sistema 14 de detección y los espejos 15 con orientación del haz son todos externos al alojamiento 3. Podrá apreciarse que en realizaciones alternativas uno o más de estos componentes pueden situarse dentro del propio alojamiento 3.
Método para monitorizar la pérdida de fluido
El método para monitorizar la pérdida de fluido de la barrica 2 se describirá a continuación en referencia a la Figura 3.
Inicialmente, se proporciona a la celda de absorción multipaso una muestra de vapor tomada de alrededor del perímetro de una o más barricas. Esto se logra situando el aparato en forma fluido-comunicante con la superficie exterior de una barrica que va a ser monitorizada. En la práctica, esto logra situando los extremos distales de los conductos de fluido alrededor del perímetro de la barrica. A continuación se extrae una muestra del aire para situarla en el interior de la cavidad óptica de la celda 4 de absorción multipaso. Esto se logra haciendo funcionar la bomba 8 con la válvula 9 de la bomba y las válvulas 6 del conducto de fluido en su posición abierta.
La fuente 13 de láser de infrarrojo medio y el sistema 14 de detección se emplean a continuación para monitorizar la luz 16 de entrada a continuación de su propagación a través de la celda 4 de absorción multipaso, p.ej. midiendo la absorción o potencia de la luz generada por la fuente 13 de láser. Esto puede realizarse con la válvula 9 de la bomba y las válvulas 6 del conducto de fluido en sus posiciones abiertas, es decir, con un flujo o aire constante a través de la celda 4 de absorción multipaso. Alternativamente, estas válvulas 6 y 9 pueden cerrarse después de un tiempo predeterminado, de tal manera que pueda tomarse el registro de la potencia sobre una muestra fija.
Es preferible purgar la celda 4 de absorción multipaso previamente a tomar un registro de potencia. Esto podría lograrse desplazando los extremos distales de los conductos 5 de fluido alejándolos de la barrica 2 y a continuación hacer funcionar la bomba 8 con la válvula 9 de la bomba y las válvulas 6 del conducto de fluido en sus posiciones abiertas. Sin embargo, no siempre es posible simplemente desplazar los extremos distales de los conductos 5 de fluido hacia un entorno en el que el operario puede estar seguro de que no existe ninguna “parte de los ángeles”. Esto es particularmente cierto cuando se realizan pruebas en destilerías de whisky o en una ubicación similar en la que se almacenan barricas de whisky. La opción preferible para purgar la celda 4 de absorción multipaso es abrir las válvulas 6 del conducto de fluido, la válvula 9 de la bomba y la válvula 11 de la fuente de purga de tal manera que fluya gas nitrógeno a través del aparato 1.
Aunque el aparato y métodos anteriores han sido descritos con respecto a una única barrica 2, podrá apreciarse que el aparato puede implementarse con dos o más barricas según se defina la localización de los extremos distales de los conductos 5 de fluido.
Podrá apreciarse que la cantidad de conductos 5 de fluido no está limitada a cuatro, tal como se describe en las anteriores realizaciones. El aparato funcionaría según se describe previamente con el uso de un único conducto 5 de fluido.
Aunque se ha descrito el ejemplo de realización monitorizando la presencia de etanol dentro del volumen del recipiente utilizando una fuente 13 de láser y un sistema 14 de detección, puede deducirse otra información útil empleando un espectrómetro o espectrofotómetro para analizar la composición atmosférica dentro de la celda 4 de absorción multipaso. El espectrómetro puede ser de cualquier tipo adecuado, por ejemplo un espectrómetro por absorción de láser de diodo ajustable o un sistema de formación de imágenes hiperespectrales por infrarrojo activo, tal como el descrito en la publicación de patente internacional número WO 2006/061567. Por tanto, podría determinarse en tiempo real un análisis detallado de la composición de la atmósfera dentro de la celda 4 de absorción multipaso.
El aparato y los métodos descritos anteriormente proporcionan un medio para monitorizar el nivel de vapor de etanol que se pierde de una o más barricas. Opcionalmente, también puede determinarse la composición atmosférica. Además, el aparato es significativamente más portátil que los sistemas conocidos en la técnica a la vez que muestra tiempos operativos reducidos y una mayor sensibilidad.
La invención proporciona un aparato y un método para monitorizar la pérdida de fluido de una o más barricas durante un proceso de maduración. El aparato comprende una celda de absorción multipaso dispuesta en forma fluido-comunicante con uno o más conductos de fluido y una bomba, y un sistema de monitorización. La bomba y los conductos de fluido proporcionan un medio para transportar una muestra de fluido (p.ej., vapor) a la celda de absorción multipaso. El sistema de monitorización proporciona un medio para detectar e identificar la presencia de fluido dentro de la celda de absorción multipaso. El aparato descrito es más portátil, muestra tiempos operativos reducidos y una mayor sensibilidad que los sistemas conocidos en la técnica.
A lo largo de la especificación, a menos que el contexto lo exija de otro modo, se entenderá que los términos “comprender” o “incluir” y sus variaciones tales como “comprende” o “que comprende”, “incluye” o “que incluye” implican la inclusión de un número entero o grupo de números enteros expuestos, pero no la exclusión de ningún otro número entero o grupo de números enteros.
Además, la referencia a cualquier técnica anterior en la descripción o debe interpretarse como una indicación de que la técnica anterior forma parte del conocimiento general común.
La anterior descripción de la invención ha sido presentada con fines ilustrativos y de descripción y no pretende ser exhaustiva o limitar la invención la precisa forma divulgada. Las realizaciones descritas fueron seleccionadas y descritas para explicar de forma óptima los principios de la invención y su aplicación práctica, para de este modo permitir a otros expertos en la técnica utilizar de forma óptima la invención en diversas realizaciones y con diversas modificaciones según sean adecuadas para el uso en particular contemplado.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (1) para monitorizar la pérdida de fluido de una barrica (2) durante un proceso de maduración, el aparato (1) comprendiendo una celda (4) de absorción multipaso en forma fluido-comunicante con dos o más conductos (5) de fluido y una bomba (8), unos extremos distales de los dos o más conductos (5) de fluido dispuestos alrededor de un perímetro de una única barrica (2), donde la bomba (8) proporciona un medio para extraer muestras de fluido de dos o más localizaciones alrededor del perímetro de la barrica (2) a través de dos o más conductos (5) de fluido hacia el interior de la celda (4) de absorción multipaso, en donde el aparato (1) además comprende un sistema (12) de monitorización para monitorizar la muestra de fluido dentro de la celda (4) de absorción multipaso.
2. Aparato (1) según se reivindica en la reivindicación 1, en donde la celda (4) de absorción multipaso comprende una celda de tipo Herriot.
3. Aparato (1) según se reivindica en la reivindicación 1, en donde la celda (4) de absorción multipaso comprende una celda de tipo White.
4. Aparato (1) según se reivindica en la reivindicación 1, en donde la celda (4) de absorción multipaso comprende una celda de tipo Pfund.
5. Aparato (1) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el sistema (12) de monitorización comprende una fuente de luz y un detector (14), en donde el detector (14) está dispuesto para recibir luz emitida desde la fuente de luz a continuación de su propagación a través de la celda (4) de absorción multipaso.
6. Aparato (1) según se reivindica en la reivindicación 5, en donde la fuente de luz comprende una fuente (13) de láser de infrarrojo medio.
7. Aparato (1) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el aparato (1) además comprende una fuente (10) de purga en forma fluido-comunicante con la celda (4) de absorción multipaso.
8. Un método para la monitorización de una pérdida de fluido de una barrica (2) durante un proceso de maduración utilizando un aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el método comprende:
- proveer a la celda (4) de absorción multipaso de muestras de vapor tomadas de dos o más localizaciones alrededor de un perímetro de la barrica (2); y
- monitorizar un campo de luz a continuación de su propagación a través de la celda (4) de absorción multipaso.
9. Método para la monitorización de una pérdida de fluido de una barrica (2) según se reivindica en la reivindicación 8, en donde proveer a la celda (4) de absorción multipaso de una muestra de fluido comprende bombear un vapor desde dos o más localizaciones alrededor del perímetro de la barrica (2) hacia el interior de la celda (4) de absorción multipaso.
10. Método para la monitorización de una pérdida de fluido de una barrica (2) según se reivindica en la reivindicación 8 o 9, en donde la monitorización del campo de luz a continuación de su propagación a través de la celda (4) de absorción multipaso comprende medir la absorción o la potencia de un campo de luz generado por una fuente de luz.
11. Método para la monitorización de una pérdida de fluido de una barrica (2) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el método además comprende purgar la celda (4) de absorción multipaso con un gas inerte.
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