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Bringing automated, real-time process control into starch-processing industries

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Vigilancia en línea para aumentar la eficiencia de la producción de cerveza y bioetanol

Un proyecto financiado con fondos europeos ofrece control automatizado en tiempo real de una fase crítica de la fabricación de cerveza y la producción de bioetanol generado a partir de cereales. Esta capacidad ayudaría a los fabricantes de estos sectores a lograr eficiencias importantes.

Tecnologías industriales

Los procesos de fabricación de cerveza y de bioetanol a partir de cereales son muy similares. Ambos convierten carbohidratos (azúcares y almidón) en etanol mediante determinadas levaduras. Sin embargo, si bien el proceso cervecero se orienta a la creación de un producto de consumo con una calidad y sabor determinados, los dedicados al bioetanol se concentran en la cantidad producida. «Ambos procesos cuentan con un paso de maceración en el que el grano se mezcla con agua y se calienta», explica el coordinador del proyecto OptiSpec Christian Nybo Petersen, cofundador e ingeniero técnico de Specshell (Dinamarca). «Esto se convierte en una especie de papilla en la que el almidón se transforma en azúcar fermentable». Este puré se convierte en alcohol en el siguiente paso de fermentación. En el proceso de fabricación de bioetanol, el producto fermentado se destila más para extraer alcohol puro. No obstante, no es fácil contar con un sistema de vigilancia en línea de este proceso de conversión para la producción de cerveza o de bioetanol. Un sistema automatizado que ofrezca información específica sobre datos de composición, como la concentración de azúcar durante todo el proceso, ayudaría a los fabricantes a alcanzar mayor precisión y eficiencia.

Mejora de la vigilancia en línea

La empresa incipiente Specshell se creó en 2014 para lograr todo lo anterior. «Nuestra primera propuesta fue adaptar la espectroscopia del infrarrojo medio para utilizarla en la vigilancia del proceso de maceración de la cerveza», aclara Petersen. «En 2018 comercializamos nuestro primer producto industrial». Esta herramienta, no obstante, no se pudo emplear en el proceso del bioetanol. Tampoco estaba lo suficientemente desarrollada como para ofrecer recomendaciones en línea en tiempo real que ayudaran a los fabricantes a ajustar la fase de maceración. El proyecto financiado con fondos europeos OptiSpec se puso en marcha en octubre de 2019 a fin de abordar estas dos cuestiones. La iniciativa se dividió en cuatro vertientes concretas. La primera implicó una modificación de los diseños físicos de la herramienta para que se ajustasen mejor a los entornos industriales de ambos procesos. En la segunda, el equipo del proyecto desarrolló capacidades predictivas basadas en tecnologías de aprendizaje automático aplicadas a la maceración. «En la tercera, desarrollamos el conjunto de datos necesario para que nuestra herramienta pudiera utilizarse en la fermentación de bioetanol, y adaptamos la interfaz de usuario para esta actividad en concreto», explica Petersen. «La última vertiente se dedicó a la validación industrial».

Listo para su empleo industrial

El proyecto cumplió con lo establecido en el plan. «El modelo de fermentación del etanol se demostró con éxito en repetidas ocasiones en condiciones industriales reales —añade Petersen—. Claro que no existe un proyecto que no se enfrente a ningún problema, así que hubo que reorganizar las prioridades. Además, la situación de la COVID-19 nos obligó a reubicar nuestro trabajo de validación a una localización más cercana a nuestra base, en Europa». El éxito de las pruebas significa que las nuevas herramientas están listas para su comercialización. «Esperamos crear una actividad económica nueva —señala Petersen—. Sabemos que contamos con tecnología útil para los sectores mundiales de la cerveza y el bioetanol». Según Petersen, la comercialización para la industria cervecera se producirá mediante redes comerciales previas, mientras que para el sector del bioetanol se crearán contactos nuevos. «En un principio nos dirigiremos a los productores de bioetanol europeos y norteamericanos —concluye—. Sin embargo, en última instancia, el proyecto también será beneficioso para el sector de la cerveza. La vigilancia en línea de los procesos de maceración y fermentación es algo con lo que solo se podía soñar hace unos años».

Palabras clave

OptiSpec, bioetanol, cerveza, etanol, cervecera, levadura, carbohidratos, fermentación

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