Bebidas Carbonatadas: proceso de obtención y parámetros de seguimiento y control

Ernesto Giannattasio

Publicación: 14/02/2022

Introducción

Dentro de las grandes industrias que elaboran productos para el consumo humano, se encuentra la de bebidas carbonatadas, la cual presenta gran interés en la población por la infinidad de sabores, facilidad para obtener y múltiples beneficios que genera su consumo.

¿Te has preguntado qué ingredientes lleva tu bebida carbonatada favorita?, ¿Cómo es posible que exista tanta variedad de sabores?

Las bebidas carbonatadas son de gran importancia en todo lo referente a la hidratación de las personas en general y en la reposición de sales minerales, para así tener energía para afrontar todas las actividades del día a día y mantener un buen nivel de atención al trabajar, estudiar, etc.

Por su parte, la producción de bebidas carbonatadas se suele ejecutar en 10 etapas o pasos bien diferenciados, las cuales serán tratadas y detalladas a lo largo de este escrito, además, dichos procesos en la actualidad se ejecutan mediantes sistemas de control automáticos, que permiten obtener mayores volúmenes de producto, puesto que la demanda de esta industria está en constante crecimiento y evolución, y mediante estos sistemas se obtienen productos más seguros, libres de errores y seguros para el consumo de la población.

Bebidas carbonatadas

Bebidas carbonatadas: ¿Que son?

Las bebidas carbonatadas, también llamadas gaseosas, son una bebida saborizada, efervescente y sin alcohol la cual suele consumirse fría con el fin de lograr su acción refrescante y mantener sus propiedades.

Bebidas carbonatadas

Los orígenes de la industria de bebidas carbonatadas sin alcohol se remontan a los años 1700 cuando se encontró que el dióxido de carbono proveniente de la cerveza le confería al agua cierto sabor ácido agradable al gusto. Años más tarde, la industria recibió importantes aportes que contribuyeron a su crecimiento, tales como la adición de sabores al agua carbonatada a través de jugos de frutas, y luego el uso de sabores artificiales.

Bebidas carbonatadas

¿ Qué contienen las bebidas carbonatadas ?

Dependiendo del tipo de bebida carbonatada, país e industria la composición de las bebidas carbonatadas puede variar. Sin embargo, sus principales ingredientes son los siguientes:

  • Agua: Esta debe pasar por una serie de tratamientos antes de ser usada en las bebidas carbonatadas. Más adelante te mostraremos cuáles.
  • Azúcar: Este le confiere el carácter energético a la bebida carbonatada.
  • Concentrado: Característico de cada empresa y tipo de bebida y es la que le da el aroma, color y sabor a cada tipo de bebida carbonatada específica.
  • Gas Carbónico: Empleado para preservar y dar característica burbujeante y refrescante a la bebida carbonatada.
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¿ Cómo se obtienen/producen las bebidas carbonatadas ?

El proceso de obtención de bebidas carbonatadas se ejecuta en 10 etapas bien diferenciadas, las cuales son:

  1. Tratamiento de agua
  2. Elaboración de jarabe simple
  3. Elaboración de jarabe terminado
  4. Dosificación
  5. Evaporación
  6. Condensación
  7. Carbonatación
  8. Preparación de botellas
  9. Envasado y taponado
  10. Armado de paquetes (packs).
Bebidas carbonatadas

1. Tratamiento de agua:

El agua es el componente mayoritario en la elaboración de bebidas carbonatadas, por lo tanto es de gran importancia su calidad. El agua usada es proveniente de las redes de distribución de agua potable y es colocada en tanques de almacenamiento, para luego pasar a la sala de tratamiento para desinfectarla a través de una serie de procedimientos físico-químicos y adecuarla a los requerimientos solicitados. Estos procedimientos son:

  • Coagulación y Floculación: Se busca neutralizar las cargas negativas de las partículas, haciendo que estas se atraigan entre sí, se aglomeren, y se formen partículas de mayor tamaño, generando de esta forma un aumento de la velocidad de sedimentación.
    Posterior a esto se forman los flóculos, que es la unión de pequeños conglomerados (formados anteriormente) para formar más de mayor tamaño, que se sedimentan aún más rápido. El coagulante mayor utilizado en esta industria es el sulfato de aluminio.
  • Sedimentación y Clarificación: Se realiza para la remoción de sólidos suspendidos en el agua (turbidez).
  • Filtración: Busca remover macromoléculas, microorganismos, partículas y algunos pirógenos, a través del paso del agua por una membrana delgada selectiva. Los medios granulares más comunes utilizados para este proceso son: Filtro de Antracita, Granate o Zeolita.
  • Cloración: Es el proceso de adicionar al agua un compuesto químico clorado, el cual es altamente oxidante. Se adicionan con el objeto de modificar el carácter químico del agua y a su vez se busca lograr la desinfección de la misma.
  • Òsmosis Inversa: Consiste en el paso del agua bombeada a altas presiones, a través de una membrana semipermeable, en donde partículas y contaminantes microbiológicos son retenidos en los poros de la membrana.
  • Intercambio Iónico: Con este proceso se busca eliminar sales inorgánicas del agua, para ello se emplean intercambiadores de iones, que pueden ser de: cationes, aniones o mixtos.
Bebidas carbonatadas

En Advance Laboratorios somos expertos en los procesos relacionados al tratamiento de aguas, ya que contamos con el apoyo técnico profesional, para brindar asesorías y soluciones en todo lo concerniente sobre estos procesos.

2. Elaboración Jarabe Simple:

La segunda etapa en la obtención de bebidas carbonatadas, consiste en la mezcla del agua tratada con azúcar, este procedimiento se lleva a cabo por lo general en tanques de acero inoxidable.

Para ello, se deja que el tanque alcance el nivel óptimo de agua, se aumenta la temperatura entre 80- 90 °C, se enciende el motor del tanque, que activa el agitador y se adiciona paulatinamente el azúcar, hasta obtener la concentración deseada de la bebida carbonatada.

Finalmente el jarabe simple, se hace pasar por una serie de procesos con el fin de eliminar cualquier impureza o contaminación microbiológica en la bebida carbonatada, los cuales son:

  • Pasteurización: Aplicado a la solución para impedir deterioros ocasionados por enzimas o microorganismos patógenos, y de esta forma preservar las características físico-químicas y organolépticas de la bebida carbonatada.
  • Filtración: Realizada para separar sólidos que no se disolvieron en el líquido, al hacer pasar la solución por una membrana porosa, en el caso de esta industria, se hace pasar el jarabe simple por una serie de filtros, tales como: filtro de tierras de diatomeas, de malla y de prensa.
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3. Elaboración Jarabe Terminado:

La siguiente etapa en la producción de bebidas carbonatadas, es la obtención del "jarabe terminado", para ello, se mezcla el jarabe simple obtenido previamente con el resto de los ingredientes que completan la fórmula de la bebida carbonatada a obtener.

El proceso de mezclado es parecido al descrito anteriormente para el jarabe simple, pero en este caso se mezclará el jarabe simple con las distintas esencias. Entre los ingredientes más comúnmente usados, que se mezclan tenemos:

  • Aromatizadores: Influyen directamente en el aroma y sabor de la bebida carbonatada.
  • Edulcorantes: Usados para dotar de un sabor dulce a las bebidas carbonatadas.
  • Acidulantes: Utilizados para determinar la calidad sensorial de las bebidas carbonatadas, para lograr un adecuado balance azúcar-ácido.
  • Colorantes: Se adiciona con el fin de intensificar el sabor que percibe el consumidor y para fines de mercadeo.
  • Conservantes: Empleado para impedir alteraciones y contaminaciones por microorganismos, ya que las bebidas carbonatadas se almacenan durante tiempos prolongados a temperatura ambiente.
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4. Dosificación:

Esta etapa consiste en mezclar o combinar de forma exacta una cantidad de agua previamente tratada, con el jarabe terminado, en un equipo llamado Pre-mix. Cabe mencionar que la proporción de cada parte en esta mezcla dependerá de la receta de cada bebida, y mediante ella se obtiene el color y sabor característico que tiene cada bebida carbonatada en particular.

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5. Evaporación:

Luego de que la solución alcanza las concentraciones especificadas en la receta, el fluido resultante es llevado a un intercambiador de calor, con el fin de bajar su temperatura, y que en etapas posteriores el gas penetre mucho mejor en ella. Este líquido resultante se encuentra a temperaturas superiores a la del ambiente por el continuo movimiento al que fue sometido.

La sustancia utilizada en el intercambiador de calor para bajar la temperatura de la bebida carbonatada será el amoníaco líquido, ya que presenta propiedades que le permiten estar a temperaturas por debajo de -15 °C, y luego de enfriar dicha bebida, el mismo saldrá del intercambiador en estado gaseoso.

6. Condensación:

Si bien esta etapa no participa directamente en el proceso de obtención de bebidas carbonatadas, es de vital importancia para minimizar costos de producción y de contaminación. El amoníaco gaseoso obtenido de la etapa anterior se busca condensar, para ello es extraído a través de un compresor del tanque de amoniaco.

Para realizar la transformación del estado del amoniaco, se utiliza un segundo intercambiador de calor, haciendo uso del agua como fluido frío, y al igual que en el caso anterior el calor es transferido del fluido caliente al frío, cambiando de esta forma el estado del amoniaco nuevamente a líquido y se reingresa al tanque de amoniaco para volver a ser empleado en la etapa de evaporación.

7. Carbonatación:

Este proceso consiste básicamente en inyectar CO2 en la bebida carbonatada terminada. Para ello, se toma en consideración el efecto de la temperatura del líquido y de la presión de gas.

Este procedimiento entonces es realizado en el tanque carbonatador, en donde el gas carbónico (CO2) se va combinando con la bebida carbonatada paulatinamente, ingresando ambos fluidos a la vez. Además, es importante destacar que dicho tanque cuenta con un manómetro que está constantemente arrojando el valor de presión que ejerce el gas carbónico sobre el tanque y registrado por el operador.

El valor de presión que se suele manejar y al cual debe permanecer el tanque es de (3 atm), en caso de un alza o una disminución, el operario debe aumentar o disminuir el paso de CO2 al tanque, según sea el caso.

8. Preparación de botellas:

En la industria de bebidas carbonatadas los dos tipos de envase más utilizados son: vidrio y plástico. Para el caso del vidrio, este permite ser reutilizado cuantas veces sea necesario y no transfiere sabor a la bebida. En el caso del plástico, el más empleado alrededor del mundo es el Tereftalato de Polietileno (PET), el cual ofrece:

  • Ahorro en costos.
  • Ligereza (10% en peso de la botella de vidrio).
  • Transparencia, ya que los productos lucen puros y saludables.
  • Resistencia, indestructible durante la producción, almacenamiento y transporte.
  • Permite ser reciclado.

El proceso de producción a partir de plástico PET, consta de 4 pasos bien diferenciados, estos son:

  1. Estirado de la resina: Para ello, se introduce en en el cuello de la preforma de plástico PET un vástago de acero, durante un tiempo aproximado de (0,6 segundos).
  2. Presoplado: En esta subetapa se hace pasar aire a presión (6-12 bar), con lo cual se obtiene un aumento en la longitud y diámetro de la botella.
  3. Soplado final: En esta sección se coloca la botella a utilizar para las bebidas carbonatadas en un molde con la forma que se quiere conseguir. Para ello, se hace pasar aire comprimido seco a presión (aprox. 40 bar), durante un tiempo determinado (generalmente 0,4 segundos).
  4. Rigidez del material PET: La última subetapa ocurre al colocar la botella para bebidas carbonatadas contra el molde a una temperatura de (3-4°C), y se realiza el escape del aire comprimido introducido anteriormente.
Bebidas carbonatadas

Una vez que fueron preparadas las botellas, estas son trasladadas a una sala especialmente diseñada para obtener bajos niveles de contaminación y proceder al proceso de etiquetado, para ello las botellas fabricada pasa por los siguientes procesos:

  • Inspección Pre-lavado
  • Lavado
  • Inspección Post-lavado
  • Etiquetado

Cabe mencionar que hay industrias de bebidas carbonatadas que reciclan estas botellas plásticas, las cuales se envían a una zona ecológica de reciclaje, aquellas que presenten suciedad excesiva, deformidad u otro desperfecto; o se envían a la etapa de lavado para continuar con los procesos subsiguientes en la industria.

9. Envasado y Taponamiento:

Para el caso del envasado, la bebida carbonatada pasa a la máquina llenadora, la cual a su vez también recibe, a través de las cintas transportadoras las botellas lavadas y esterilizadas, y esta máquina las sujeta por el cuello, las eleva y las acomoda hasta el pico de llenado del tanque donde se encuentra la bebida carbonatada.

Bebidas carbonatadas

Para el taponado, en las industrias de bebidas carbonatadas, se suele manejar el procedimiento de cierre de rosca, este funciona por medio de un cabezal giratorio que mueve las botellas y las coloca debajo de otro cabezal que efectúa un movimiento descendente y le coloca la tapa. Posteriormente este cabezal asciende para permitir que otra botella se posicione para ser tapada. Además, para esta etapa se deben de considerar los siguientes aspectos:

  • Características de las botellas (altura y anillo de coronado).
  • Características de las tapas (dureza y flexibilidad).
  • Tipo de coronado a utilizar.
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10. Armado de paquetes (packs):

Luego de terminadas las bebidas carbonatadas, las mismas son transportadas por cintas transportadoras hacia la etapa final de producción (armado de packs), para ello las botellas de refresco pasan por una serie de subetapas, las cuales se enumeran a continuación:

  • Enfardadora
  • Prepaletizado
  • Paletizado y envolvimiento de pallet
  • Almacenamiento de producto terminado
Bebidas carbonatadas
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¿Cuáles son los parámetros de seguimiento y control para obtener bebidas carbonatadas?

Dentro de la industria de bebidas carbonatadas, se hace habitual el control y seguimiento a una serie de parámetros, ya sean de características físicas, químicas o microbiológicas, con el objeto de obtener bebidas carbonatadas de alta calidad comercial, y que cumplan los estándares estipulados por la ley.

Estos parámetros medidos, deben ser fácilmente manipulables y ajustables, en caso de cualquier alteración en el proceso de elaboración.

Entre los parámetros controlados, tenemos:

1. Parámetros Físicos

  • Temperatura: Es importante su control principalmente en los procesos de mezclado y trasvasado de un tanque a otro de la bebida carbonatada y en el proceso de carbonatación, ya que una variación de la misma puede generar inconvenientes en este proceso.
  • pH: Parámetro que se puede ver alterado, pero es importante controlarlo en los procesos de tratamiento del agua, como la coagulación y la desinfección.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio y proceso, y en Advance Labotarorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Medidor HQ440D + electrodo Intellical PHC301 / HQ2100 / HQ4100
    • Sensores en continuo de ORP/pH diferencial digital pHD
  • Para más detalle sobre estos productos, visitar https://somosadvance.com/marca/hach-company/.
  • Turbidez: Es importante su control ya que es indicativo de la calidad del agua y del grado de contaminación de la misma.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio y proceso, y en Advance Labotarorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Turbidímetro de laboratorio TU5
    • Turbidímetros láser en continuo TU5400sc
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  • Color: Parámetro que indica si los ingredientes fueron añadidos en las proporciones adecuadas y resulta muy importante para fines estéticos y comerciales que cada bebida carbonatada tenga un color determinado.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio, y en Advance Labotarorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Color Test Kit, Model CO-1
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  • Caudal: Conviene su control en distintos procesos de esta industria, desde el bombeo del agua a los procesos de tratamiento, como el paso de diversas sustancias en el proceso de elaboración de bebidas carbonatadas, a fin de mezclar componentes en las proporciones establecidas.
    El control de este parámetro se ejecuta en proceso, y en Advance Labotarorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Controlador universal SC200 con Sensor de Flujo Ultrasónico U53.
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  • Nivel: Es de relativa importancia para controlar la cantidad de líquido presente en los diferentes tanques del proceso de producción de bebidas carbonatadas.
  • Presión: Su control se hace muy importante sobre todo en los procesos de bombeo de las distintas sustancias y en el proceso de carbonatación, ya que el CO2 tiene distintos comportamientos a variaciones de este parámetro.
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2. Parámetros Químicos

  • Grados Brix (°Bx): Con este parámetro se busca medir el porcentaje de sólidos disueltos en un producto azucarado, es decir, se mide la densidad del azúcar.
  • Dureza: En este parámetro se busca controlar la cantidad de iones de calcio (Ca+) y magnesio (Mg+2) presentes en el agua.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio y proceso, y en Advance Labotarorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • AT1000 Titulador potenciométrico automático Modelo 1112
    • Analizador de dureza/alcalinidad de rango alto APA6000
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  • Conductividad: Con este parámetro se busca determinar la concentración total de iones disueltos en el agua. Su control se hace necesario ya que mediante él se permite conocer el grado de mineralización del agua que se está recibiendo.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio y proceso, y en Advance Laboratorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Medidor HQ440D y Electrodo intelectual CDC40101
    • Controlador Sc200 y Sensor de conductividad de contacto digital, Ryton Body para baja conductividad (k = 0.5) D3433B
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  • Alcalinidad: Este parámetro permite determinar la capacidad que tiene el agua de neutralizar ácidos, es decir, expresa cuánto ácido puede absorber una solución sin cambiar el pH.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio y proceso, y en Advance Laboratorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • AT1000 Titulador potenciométrico con Bureta, Modelo AT1102 y AP0001.AT1102 pH y alcalinidad en agua
    • Analizador de dureza/alcalinidad de rango alto APA6000
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  • Acidez: Su control es de extrema importancia ya que todas las bebidas carbonatadas presentan un cierto grado de acidez, que no debe exceder de un valor establecido.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio, y en Advance Laboratorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Serie AT1000 Titulador potenciométrico, 2 Buretas, 2 Bombas y AP0011.AT1222 pH, acidez total y cloruros en comida y bebidas.
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  • Carbonatación (CO2): Consiste en determinar el contenido y concentración de gas carbónico en la bebida, que debe estar con la correcta altura de llenado.
    El control de este parámetro se ejecuta en laboratorio y proceso, y en Advance Laboratorios disponemos y ofrecemos los siguientes equipos HACH para realizar su seguimiento y control:
    • Orbisphere 3100 Analizador de oxigeno portatil
    • Orbisphere 6110
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  • Soda Cáustica: Se hace importante el control de la concentración con la que se va usar, para los procesos de limpieza de la industria en general, y en el lavado de las botellas realizadas con PET para evitar la proliferación de microorganismo en ellas, y que contaminen el producto el final al ser envasado.

3. Indicadores Microbiológicos

  • Aerobios Mesófilos
  • Mohos y Levaduras
  • Coliformes
  • E-coli
  • Salmonella
  • Anaerobias Reductoras
  • Listeria Monocytogenes

Si te interesa profundizar en estos Indicadores Microbiológicos, equipos y suministros de medición te invitamos a visitar nuestro artículo Indicadores microbiológicos: definición, importancia y microorganismos de interés industrial.

Bebidas carbonatadas

Conclusiones, Soluciones Advance

Si llegaste hasta esta parte, es que necesitas apoyo y tienes gran interés sobre los distintos procesos que se llevan a cabo en la industria de bebidas carbonatadas, así como de los controles y seguimiento de medidas que se deben ejecutar para obtener de bebidas carbonatadas de alta inocuidad y que cumplan con todos los estándares exigidos.

En Advance Laboratorios, contamos con el apoyo técnico profesional, para ofrecer soluciones en la industria de bebidas carbonatadas, a través de apoyo y asesorias en todo lo relacionado a los procesos que tienen cabida en esta industria.

Además, se dispone de amplio catálogo de productos, los cuales permiten el manejo y control de los procesos en la industria de bebidas carbonatadas y constituyen soluciones que permiten mejorar, maximizar y obtener productos de alta calidad comercial, que sean seguros para el consumo de la población.