Procedimiento y dispositivo para determinar la densidad de una espuma.

Procedimiento para determinar la densidad de espuma formada por ejemplo inmediatamente después de laintroducción de un líquido en un recipiente (10) o producida antes del cierre subsiguiente del recipiente,

en el cual ala espuma se irradia un rayo de luz (14), caracterizado porque el contorno de un punto de luz (17a, 17b) producidoen la espuma por el rayo de luz (14) se determina desde fuera del recipiente (10) y se compara con datosalmacenados.

Procedimiento y dispositivo para determinar la densidad de una espuma.

La invención se refiere a un procedimiento para determinar la densidad de una espuma según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un dispositivo para ello, según el preámbulo de la reivindicación 4.

En las instalaciones de envasado de bebidas, especialmente al envasar bebidas carbonatadas en recipientes de bebida como por ejemplo botellas, frecuentemente se produce una capa de espuma. Según el tipo de bebida se puede producir más o menos espuma. Especialmente al envasar cerveza, frecuentemente se produce mucha espuma. Generalmente, pasa algún tiempo hasta que se haya precipitado la espuma, es decir hasta que se haya disuelto la cantidad de líquido ligada en la espuma. Para controlar la cantidad de líquido en el recipiente de bebida se mide el nivel de llenado. Sin embargo, debido a la espuma formada resulta difícil o incluso imposible llevar a cabo una determinación exacta del nivel de llenado inmediatamente después del llenado, ya que para ello hay que esperar hasta que se haya precipitado la espuma. La comprobación del líquido ligado en la espuma, realizada únicamente sobre la base de las dimensiones de la espuma, generalmente arroja resultados erróneos, ya que se forma espuma de densidad distinta, de modo que la cantidad de líquido ligada no sólo depende del tipo de bebida, sino que también varía de un recipiente a otro.

Al envasar bebidas sensibles al oxígeno, como por ejemplo cerveza, además es habitual inyectar justo antes del cerrador un fino rayo de agua estéril en la boca de llenado (el llamado procedimiento HDE) . La espuma producida durante ello desplaza el oxígeno aún presente por encima del nivel de llenado. Para comprobar o controlar el funcionamiento correcto, también sería deseable saber algo acerca de la densidad de la espuma producida.

Con procedimientos habituales como la onda corta (HF) , la desviación por infrarrojos y la absorción por infrarrojos no es posible determinar la cantidad de líquido en la espuma. Estos procedimientos tienen la desventaja de no poder detectar diferentes estructuras de espuma.

El documento WO2005/003758A1 describe un dispositivo para medir el tamaño de burbujas de una espuma en un recipiente de medición, por ejemplo una probeta, mediante la iluminación de la espuma con un estroboscopio o similar y la reproducción de la espuma mediante una cámara CCD.

El documento DE102004054859A1 describe un procedimiento y un dispositivo para el control óptico de espuma en cuellos de botella, en el que la zona del cuello de botella, incluido el cierre, se ilumina con una fuente luminosa infrarroja y se reproduce a trasluz mediante una cámara.

El documento EP0544428A1 describe un procedimiento y un dispositivo para valorar la calidad de espuma de una bebida después del envasado. Para ello, la bebida se vierte en una copa de vidrio, de forma que puede iluminarse lateralmente y reproducirse a trasluz mediante una cámara. Para ello, se propone una fuente luminosa para la iluminación uniforme de la copa de vidrio y su contenido.

El documento DE102007004346A1 describe un dispositivo para la caracterización óptica de muestras que son iluminadas desde varias direcciones laterales, y opcionalmente desde arriba, y reproducidas por una cámara. Se describen por ejemplo una fuente luminosa lateral para producir trasluz y una fuente luminosa dispuesta de forma aproximadamente coaxial con la cámara, para producir luz incidente. Además, se describe un láser orientado oblicuamente con respecto a la dirección visual de la cámara, de modo que después de atravesar la muestra, el rayo láser incide en una pantalla donde puede ser reproducido por la cámara.

Aunque se conocen procedimientos para la medición de espuma, con ellos solamente pueden determinarse velocidades de descomposición de las espumas. En uno de estos procedimientos se emite un rayo de luz a la espuma y la luz que sale de la espuma por el lado opuesto es registrada por un dispositivo de medición. El rayo de luz y el dispositivo de medición rotan alrededor de la capa de espuma durante el procedimiento. Además, con este procedimiento no es posible una determinación exacta de la densidad de espuma.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento y un dispositivo con los que pueda detectarse la cantidad de líquido ligada en la espuma, por ejemplo para calcular el nivel de llenado resultante después de haberse precipitado la espuma o para poder vigilar la formación de espuma en general.

El procedimiento para conseguir este objetivo presenta las características de la reivindicación 1. A la espuma producida inmediatamente después de introducir el líquido en el recipiente o antes del cierre subsiguiente se irradia un rayo de luz. Dicho rayo de luz entra en la espuma ensanchándose durante ello. Para determinar la densidad de espuma se determina el contorno de un punto de luz producido por el rayo de luz en la espuma, permitiendo el contorno sacar conclusiones acerca de la densidad de espuma.

El procedimiento aprovecha el efecto de que la espuma provoca una dispersión del rayo de luz. Una densidad de espuma de diferentes alturas provoca diferentes grados de dispersión, es decir, de ensanchamiento del rayo. En una espuma de gran densidad que liga una gran cantidad de líquido, se produce una fuerte dispersión de los rayos de luz. Al contrario, la dispersión es menor cuando la espuma liga menos líquido, es decir, cuando la espuma es menos densa.

La dispersión de la luz tratada aquí se denomina también efecto Tyndall. Este efecto se produce cuando están suspendidas partículas en un líquido o en un vaso, siendo comparable el tamaño de las partículas con la longitud de onda de la luz (aprox. 100 a 1.000 nm) . La luz se refracta en las partículas, en este caso, una o varias paredes de burbuja, y por esta dispersión de la luz se dispersan rayos de luz que salen lateralmente del medio. La dispersión hace que el rayo de luz pueda verse también desde el lado.

Además, se determina el contorno del punto de luz desde fuera del recipiente y se compara con los datos almacenados. Habitualmente, las bebidas espumosas se envasan en botellas de vidrio o de plástico transparentes. Por lo tanto, el rayo de luz que puede ser generado por un láser usual en el mercado, especialmente de enfoque, en un intervalo de potencia de pocos mw, puede dirigirse a la espuma desde fuera del recipiente. Por lo tanto, el dispositivo de medición que registra el contorno del punto de luz también ha de disponerse fuera de la botella.

Para seguir incrementando la precisión de la determinación de la densidad de espuma, la densidad de la espuma puede determinarse mediante varios rayos de luz, especialmente haces de luz. Se sabe que la espuma no presenta una densidad constante a lo largo de su extensión, por lo que en caso de una sola medición pueden producirse errores. Los rayos de luz se irradian a la espuma de tal forma que los puntos de luz originados no se cruzan y su contorno puede distinguirse de manera clara y nítida. Alternativamente, también pueden emplearse láseres pulsados de forma distinta, con los que pueden detectarse también puntos de luz solapados y a partir de ellos se puede determinar la densidad.

Adicionalmente, los puntos de luz provocados por los rayos de luz se determinan mediante al menos un dispositivo de medición. El dispositivo de medición se usa también para determinar la altura de espuma en una botella de bebida, de manera que registra ya la altura total de la espuma. Con un dispositivo de medición, según la orientación de los rayos de luz es posible detectar varios puntos de luz y determinar la densidad en una zona correspondiente del rayo de luz. Sin embargo, también pueden estar orientados varios rayos de luz de tal forma que se requieren varios dispositivos de medición para registrar todos los puntos de luz.

Mediante la cantidad de líquido en la espuma, que puede detectarse de esta manera, se puede determinar por tanto el nivel de llenado esperado en el recipiente o, en general, la calidad o la densidad de espuma.

Un dispositivo para conseguir el objetivo mencionado presenta las características de la reivindicación 4. Según ésta, el dispositivo de medición está configurado de tal forma que puede detectar el contorno de un punto de luz producido en la espuma por el rayo de luz. Para ello, el dispositivo presenta una fuente luminosa y un dispositivo de medición dispuestos en la zona de los recipientes que han de llenarse. El contorno permite sacar conclusiones acerca de la densidad de espuma, por lo que la densidad de la espuma puede determinarse con medios sencillos.

Además, el dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para determinar la densidad de espuma formada por ejemplo inmediatamente después de la introducción de un líquido en un recipiente (10) o producida antes del cierre subsiguiente del recipiente, en el cual a la espuma se irradia un rayo de luz (14) , caracterizado porque el contorno de un punto de luz (17a, 17b) producido en la espuma por el rayo de luz (14) se determina desde fuera del recipiente (10) y se compara con datos almacenados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad de la espuma se determina mediante varios rayos de luz (14) , especialmente haces de luz.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el contorno de los puntos de luz provocados por los rayos de luz (14) se determina mediante al menos un dispositivo de medición (15) .

4. Dispositivo para determinar la densidad de espuma formada inmediatamente después de la introducción de un líquido en un recipiente (10) o producida antes del cierre subsiguiente del recipiente, en el cual lateralmente en la zona de los recipientes (10) están dispuestas una fuente luminosa (13) y un dispositivo de medición (15) , y la fuente luminosa emite un rayo de luz (14) a la espuma, y en el cual el dispositivo de medición (15) está configurado de tal forma que es capaz de determinar el contorno de un punto de luz (17a, 17b) producido en la espuma por el rayo de luz, caracterizado por un ordenador (16) configurado para calcular la cantidad de líquido ligada en la espuma, mediante la comparación de datos del contorno del punto de luz (17a, 17b) almacenados, medidos por el dispositivo de medición (15) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de medición (15) que es especialmente una cámara está dispuesto lateralmente con respecto a la entrada de rayo de luz (14) , para medir el punto de luz (17a, 17b) desde el lado.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el rayo de luz (14) es producido por un láser (13)

o una fuente luminosa con un enfoque similar.

7. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 4 a 6 anteriores, caracterizado porque varias fuentes luminosas (13) y dispositivos de medición (15) están dispuestos lateralmente con respecto al recipiente.

8. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 4 a 7 anteriores, caracterizado porque el ordenador presenta una memoria para almacenar datos relativos al recipiente (10) y al líquido, especialmente a las dimensiones y al grosor de material del recipiente (10) , preferentemente del cuello de botella (11) , así como a características del líquido.

9. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 4 a 8 anteriores hasta la instalación en un dispositivo existente de control de altura de llenado por cámara.