ballat mayte eva 2014ahorroaguaenergia sector lacteo

UNIVERSIDAD PÚBLICA DE NAVARRA

Gestión eficiente del uso del agua y la energía en la

industria lechera: Elaboración de yogur

Marcos Ballat, Eva Purroy y Mayte Tapiador

09 de junio del 2014

Tecnologías y usos eficientes del agua y la energía en las IAA’s

Universidad Pública de Navarra Marcos Ballat, Eva Purroy y Mayte Tapiador

2

ÍNDICE

1. Introducción ............................................................................................................ 3

1.1. Sector Lácteo Español ..................................................................................... 3

1.2. Proceso productivo .......................................................................................... 6

2. Mejores técnicas disponibles ............................................................................... 11

2.1. Guías MTD ..................................................................................................... 11

2.2. Consumos de agua y energía en el proceso productivo ................................ 14

2.2.1. Consumo de energía ............................................................................... 14

2.2.2. Consumo de agua ................................................................................... 16

3. Oportunidades de ahorro ..................................................................................... 17

4. Caso práctico en la Industria Yogurtera ............................................................... 20

5. Bibliografía ............................................................................................................ 26


3

1. Introducción

1.1. Sector Lácteo Español

El sector lácteo comprende todas las empresas dedicadas a la producción de leche

y elaboración de derivados lácteos. Siguiendo la nueva Clasificación Nacional de

Actividades Económicas (CNAE 2009), esta actividad está incluida en la División 10.5

"Fabricación de productos lácteos", dentro de la cual se engloban las siguientes

actividades [1]:

CNAE 10.5 Fabricación de productos lácteos

CNAE 10.52 Elaboración de helados. En este apartado se recoge la fabricación de

helados y productos similares como sorbetes.

CNAE 10.53 Elaboración de quesos. Incluye la producción de queso y cuajada.

CNAE 10.54 Preparación de leche y elaboración de otros productos lácteos. En este

apartado se recoge la producción de leche líquida fresca, pasteurizada, esterilizada,

homogeneizada o tratada a altas temperaturas, etc., así como la elaboración de nata,

leche en polvo o concentrada, mantequilla, caseína y lactosa, yogures y similares.

La elaboración de batidos a base de leche no está incluida en este grupo, sino en el

CNAE 11 “Fabricación de bebidas”.

El objetivo perseguido con la realización de este trabajo es analizar el sector lácteo

español, en concreto la Industria elaboradora de Yogures, para intentar mejorar el uso

eficiente de agua y energía de dicha industria.

En la Tabla 1, se muestra la evolución del número de empresas del sector lácteo en

España [1].

Se puede observar que en la mayoría de las industrias lácteas tienen un número

reducido de trabajadores, véase que en el año 2011 se contabilizaban 1.563 empresas,

de las cuales, 539, contaban con un personal de 1 a 9 trabajadores, lo que significa un


4

48,05 % del total; y solo 20 de ellas, superaban los 199 trabajadores, es decir un 1,28 %

del total.

A la vez, en un período de 10 años, el número de empresas de la industria láctea

ha decrecido un 7,68 %, lo cual es un dato preocupante, ya que esta industria es un

sector fundamental en la economía del país.

Tabla 1. Número de empresas de la Industria Láctea [1]

CNAE 2009 ESPAÑA

AÑO TOTAL Sin asalariados 1-9 10-199 Más de 199

1999 1.631 587 796 222 26

2000 1.651 601 798 225 27

2001 1.693 578 861 231 23

2002 1.705 594 865 224 22

2003 1.688 585 836 245 22

2004 1.664 569 818 256 21

2005 1.643 571 805 249 18

2006 1.670 578 820 251 21

2007 1.627 545 809 253 20

CNAE 2009 ESPAÑA

AÑO TOTAL Sin asalariados 1-9 10-199 Más de 199

2008 1.601 540 786 254 21

2009 1.587 520 789 259 19

2010 1.574 524 771 256 23

2011 1.563 539 751 253 20

A continuación en la Figura 1 se muestra la distribución de la producción de

leche por comunidades autónomas. Donde se observa que Galicia es el mayor

productor de leche de España con una producción del 39 %, seguido de Castilla y León

y Andalucía [3].


5

Figura 1. Producción de leche distribuida por comunidades autónomas en el año 2012

[3].

A continuación en la Tabla 2 se muestra la producción de leche en los últimos 10

años y que parte de ésta se destina para la elaboración de yogures [3].

Los datos más relevantes que se pueden deducir del análisis de la Tabla 2 son:

A) Leche recogida: en un intervalo de 10 años, se observa un crecimiento

prácticamente continuo (excepto en 2007 y 2009 que disminuyen) de la leche recogida

en España, de la que aproximadamente un 88% procede de la vaca, un 6% de la oveja y

un 6% de la cabra.

B) Leche acidificada: la fabricación de yogur supone una proporción aproximada

del 11% de toda la leche recogida, en la que se van a producir dos tipos de yogures:

naturales y otros (frutas, sabores…). El uso de la leche recogida para la fabricación de

yogures ha seguido un crecimiento continuo hasta el año 2007, momento dónde se

llegaron a recoger 814.000 toneladas de leche (12,47 % del total). A partir de dicho

año, comenzó a decrecer, hasta valores de 760.800 toneladas en el año 2010, es decir,

un 6,53 % menos que en el año 2007. La fabricación de yogures naturales ha seguido

un comportamiento fluctuante, con periodos de crecimiento y periodos de

decrecimiento, destacando el año 2002 en el que se destinó un 37,6 % de la leche


6

recogida a la elaboración de yogur natural, y el año 2006, en el que sólo se empleó un

16,5 %.

Tabla 2: Producción de leche y productos lácteos (miles de Tm) [3]

PRODUCTO 2000 2002 2004 2006 2007 2008 2009 2010

LECHE

RECOGIDA 6.100,8 6.421,5 6.656,9 6.632,0 6.526,7 6.607,8 6.511,1 6.603,14

Vaca 5.453,9 5.697,0 5.921,5 5.863,0 5.764,6 5.862,7 5.768,6 5.887,34

Oveja 304,8 348,6 357,3 392,2 378,2 375,5 373,9 378,0

Cabra 342,1 375,9 378,1 376,8 383,9 369,6 368,6 337,8

LECHE

ACIDIFICADA

(yogur y otras)

593,9 614,4 767,2 797,3 814,1 803,0 793,8 760,8

Natural 179,3 231,0 260,3 131,8 154,0 156,6 231,9 230,5

Otros (sabores,

frutas…) 414,6 383,4 506,9 665,5 660,1 646,4 561,9 530,3

1.2. Proceso productivo

Según el Real Decreto 179/2003, se entiende por yogur, el producto de leche

coagulada obtenida por fermentación láctica mediante la acción de Lactobacillus

bulgaricus y Streptococcus thermophilus a partir de leche pasterizada, leche

concentrada pasterizada, leche total o parcialmente desnatada pasterizada, leche

concentrada pasterizada total o parcialmente desnatada, con o sin adición de nata

pasterizada, leche en polvo entera, semidesnatada o desnatada, suero en polvo,

proteínas de leche y/u otros productos procedentes del fraccionamiento de la leche [4]

[5].

El yogur puede prepararse con leche de cabra, de oveja y de burra aunque el más

extendido es el fabricado con leche de vaca, siendo ésta la leche fermentada más

conocida. Existe una gran variedad de tipos de yogur en función de su consistencia


7

(coagulados, líquidos, mousse), composición (desnatados, semidesnatados, normales,

enriquecidos) o sabor (natural, con azúcar, con sabores, con fruta, etc.) [4] [5].

En la Figura 2 se puede observar el diagrama de flujo que sigue la elaboración de

yogur, teniendo éste dos vertientes: la elaboración de yogur firme o la elaboración de

yogur batido. Seguidamente se explicará cada etapa del proceso resumidamente, en

donde se hará distinción entre la elaboración del yogur firme y el yogur batido.

Figura 2. Diagrama de flujo para la elaboración de yogur firme y yogur batido [5].


8

YOGUR

Recepción de la leche: la leche cruda debe poseer una alta calidad bacteriológica,

teniendo un contenido bajo en bacterias y sustancias que puedan impedir el desarrollo

de los cultivos típicos del yogur, como pueden ser antibióticos, residuos de sustancias

de limpieza, enzimas… [6]

Estandarización de la leche: el contenido de grasa y sólidos de la leche se

estandariza de acuerdo con las normas de la FAO y la OMS, con el que se obtiene una

clasificación de tres tipos de yogur [6]:

Yogur: contenido graso mínimo de 3,5 %.

Yogur semidesnatado: contenido graso entre el 1 y 2 %.

Yogur desnatado o bajo contenido en grasa: contenido graso máximo de 0,3 %.

Adición de edulcorantes: la principal finalidad de la adición de edulcorantes es

atenuar la acidez del producto y estos deben de ser capaces de resistir a la posterior

pasteurización a la que será sometida la leche [6].

Desaireado: esta etapa se realiza para eliminar el aire que se ha sido incorporado

durante las fases de estandarización y adición de edulcorantes [6].

Homogenización: es necesario evitar la separación de la grasa durante la

fermentación y durante el almacenamiento y transporte del yogur [6].

La leche es una emulsión de grasa en agua y la finalidad de la homogeneización es

reducir el tamaño de la fase discontinua, es decir, de los glóbulos grasos, para

conseguir una emulsión estable.

El diámetro de los glóbulos grasos de la leche varía entre 1 y 20 micras,

dependiendo de los mismos factores que modifican la composición: raza, tipo y

sistema de alimentación, edad del animal, fase de lactación, etc. [6].

En el proceso de homogeneización, el diámetro medio de los glóbulos grasos se

reduce a menos de 2 micras, otorgando una mayor viscosidad y brillantez al yogur. La

leche entra al homogeneizador a una temperatura entre 50-60oC [6].


9

Pasteurización: los objetivos de esta etapa son [7]:

Eliminar las formas vegetativas de los microorganismos patógenos.

Destruir o reducir hasta un número aceptable los microorganismos

alterantes.

Reducir la población microbiana total para que no interfiera con el

desarrollo de las bacterias lácticas del cultivo iniciador.

Desnaturalizar las proteínas del suero para mejorar la textura del producto

final y para evitar la separación de suero durante la conservación del yogur

(especial importancia en el yogur firme, por lo tanto, no en nuestro caso).

Hidratar los estabilizantes que se disuelven en caliente.

Estos objetivos se alcanzan en la sección de calentamiento de un intercambiador

de calor de placas o tubular, en donde la preparación inicial se calienta como mínimo

hasta los 80oC.

El tratamiento térmico que se va aplicar en nuestro caso es aquel que asegura las

óptimas propiedades hidrofílicas de las proteínas, y por tanto, las ideales para la

coagulación, la cual se obtiene calentando la leche a 85oC durante 30 minutos, aunque

existen otros tratamientos como son:

90-95oC durante 5-10 minutos.

120oC durante 3 -5 segundos.

Refrigeración: una vez que la leche ha recibido el tratamiento térmico, es necesario

enfriarla hasta una temperatura adecuada para la siembra del cultivo. La temperatura

óptima para dicha siembra es de 43oC [6].

Adición de fermentos: se inocula el cultivo Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus

thermophilus. Según el tipo de yogur (firme o batido), la incubación se realizará en el

envase o en tanques de coagulación [6].

Llegados a esta etapa el proceso productivo sigue dos líneas distintas para la

elaboración de yogur firme o yogur batido.


10

YOGURT BATIDO:

Fermentación: la leche se incuba en grandes tanques de fermentación a

temperaturas entre 42-43oC, durante dos horas y media o tres.

El proceso de fermentación se interrumpe cuando el pH de la leche es

aproximadamente de 4,2-4,4 [8].

Refrigeración: el contenido del tanque se enfría haciendo pasar al producto por un

intercambiador de placas o tubular, donde se consigue el enfriamiento rápido del

yogur hasta una temperatura de 18-20oC, en la que se detiene la actividad microbiana

[8].

Batido: consiste en la rotura del coagulo/gel y la reincorporación del lactosuero .Es

una operación que sólo se realiza en la fabricación de yogures batidos y yogures

líquidos para beber, teniendo una apariencia como la Figura 3 [6].

Figura 3. Apariencia del yogur desnatado batido [8].

Envasado y tapado: una vez que el yogur se encuentra batido, se pasará a la etapa

de envasado aséptico del producto.

Refrigeración y almacenamiento: el producto final deberá estar en todo momento

refrigerado a una temperatura de 4oC.

Expedición: al igual que en todo el proceso productivo, el producto final deberá ir

camiones refrigerados a una temperatura de 4oC para mantener sus condiciones

óptimas y no desarrollar reacciones no deseadas.


11

YOGURT FIRME:

Envasado y tapado: una vez que se han añadido los fermentos, se pasara al

envasado aséptico del yogurt.

Fermentación: se realiza en una cámara de incubación y durará de dos a seis horas

dependiendo del grado de acidificación que se pretenda alcanzar (generalmente un pH

inferior a 4,6) y de la cantidad de cultivo que se añadió [8]. El yogur final tendrá una

apariencia como la Figura 4.

Refrigeración, almacenado y expedición: estas tres etapas serán las mismas y se

realizaran en igualdad de condiciones que para la elaboración de yogurt batido.

Figura 4. Apariencia del yogurt firme [9].

2. Mejores técnicas disponibles

2.1. Guías MTD

Son desarrolladas para la prevención y control integrado de la contaminación con

el objetivo de reducir y prevenir los impactos que las actividades industriales producen

en el medio ambiente en su conjunto (atmósfera, agua y suelo) [10].

Son técnicas especialmente eficaces desde el punto de vista ambiental, por su

reducido consumo de recursos o bajo impacto ambiental, y son viables en el ámbito

técnico y económico para cualquier industria afectada por la Ley IPPC [10].


12

La Figura 5 muestra un posible esquema del proceso de identificación de MTD’s

aplicable en el sector agroalimentario.

Los parámetros considerados para la identificación de estas técnicas son [10]:

Generar pocos residuos.

Utilizar sustancias menos peligrosas.

Fomentar la recuperación.

Reducir el uso de materias primas.

Aumentar la eficacia del consumo de energía.

Disminuir el riesgo de accidentes.


13

Figura 5. Diagrama de sección de una MTD [10].

La actividad de la industria agroalimentaria láctea afectada por la Directiva IPPC es

[10]:

Tratamiento y transformación de la leche, con una cantidad de leche recibida

superior a 200 T/día (valor medio anual).

Además, la puesta en práctica de los principios de ésta norma requiere una

importante fase previa de recopilación de información, con el fin de establecer cuáles

son las Mejores Tecnologías Disponibles, desde el punto de vista medioambiental, para

cada proceso productivo en particular y, lo que no es menos importante, en la

situación específica de cada país miembro de la UE [10].


14

2.2. Consumos de agua y energía en el proceso productivo

Se ha de tener en cuenta antes de entrar en profundidad, una visión global de los

aspectos frente a las etapas productivas donde habitualmente pueden encontrase

impactos ambientales asociados.

Las etapas en las que más se consume agua y energía en el proceso de elaboración

del yogur son las expuestas a continuación.

2.2.1. Consumo de energía

Incubación: puede darse en:

o Fermentación en los envases: se utiliza en la fabricación de yogur coagulado

o yogur firme, en donde los pallets de envases se introducen en las cámaras

de incubación calentadas por aire.

o Fermentación discontinua en tanques: es la técnica más eficiente desde el

punto de vista productivo y energético. La incubación se realiza en tanques

de fermentación y una vez finalizada, el yogur se enfría y se envasa.

Se utiliza preferentemente para la fabricación de yogures líquidos, aunque se

puede utilizar para yogures coagulados si se le añade a la leche agentes estabilizadores

Ambas incubaciones requieren unas condiciones de temperatura (42–45oC)

durante periodos de tiempo que pueden variar entre 2,5 y 3 horas [12].

Refrigeración: existen dos sistemas de refrigeración principales, los túneles de

enfriamiento de aire seco para yogur firme en donde se hace descender la

temperatura del producto hasta 15oC, y los intercambiadores de placas, para el

yogur batido.

Pasteurización: se produce un gran consumo de energía térmica, que puede llegar

a suponer hasta un 80 % del consumo total.

Se puede realizar mediante:


15

o Intercambiadores de placas: constituidos por una serie de placas

corrugadas paralelas por las que circulan la leche y el fluido caloportador

(agua) en placas alternativas. Dada la pequeña distancia existente entre

placas la superficie de transferencia de calor es muy elevada (Figura 6). Los

extremos de las placas están perforados de manera que se puede dirigir el

flujo de líquido a calentar o enfriar [11].

Este sistema de calentamiento tiene la ventaja de una elevada recuperación de

calor (80-90 %) y ser más baratos que los tubulares. Como inconvenientes cabe

destacar la posibilidad de dañar el producto debido a sobrecalentamiento, la dificultad

de las limpiezas debido a los depósitos de sustancias en los intercambiadores y el

consumo de agua es mayor que en los tubulares [10].

Figura 6. Intercambiador indirecto de placas [10].

De forma común, después del tratamiento térmico se debe realizar un

enfriamiento de la leche para evitar sobrecocciones. La leche pasterizada se refrigera a

una temperatura no superior a 6 °C [10].

o Intercambiadores tubulares: compuestos por dos (vapor-leche) o tres

(vapor-leche-vapor) tubos concéntricos, por los que circulan la leche y el

fluido caloportador [11].


16

La superficie de transferencia es menor que en el caso anterior, y las

recuperaciones de calor son inferiores a las obtenidas con los intercambiadores de

placas.

Por lo tanto en la incubación, en la refrigeración, en el almacenamiento

refrigerado y en la pasteurización, los aspectos ambientales que se dan son el consumo

de energía térmica y consumo de energía eléctrica.

2.2.2. Consumo de agua

Limpieza: en la elaboración de yogurt el principal consumo de agua se encuentra

en la limpieza y en los sistemas auxiliares.

Esta industria cuenta con un sistema de limpieza CIP, que consiste en hacer

circular secuencialmente por el interior de tuberías y equipos los diferentes productos

de limpieza desde sus correspondientes depósitos de almacenamiento. Este sistema

puede ser parcial o totalmente automatizado y requiere menor mano de obra que el

sistema manual ya que permite optimizar los consumos de agua, energía y productos

de limpieza necesarios para realizar la operación [11].

En la limpieza CIP, la secuencia completa de limpieza suele ser la siguiente [11]:

Recuperación de residuos de producto mediante drenaje, arrastrándolos con

agua o expulsándolos mediante aire comprimido.

Eliminación de restos de leche o producto mediante enjuague con agua (fría o

caliente).

Eliminación de las grasas adheridas en el sistema mediante limpieza con una

solución alcalina caliente (con aditivos para evitar corrosión del sistema).

Enjuague para eliminar la solución alcalina.

Eliminación de los restos sólidos adheridos a los equipos con una solución ácida

de ácido clorhídrico, nítrico o fosfórico (con aditivos para evitar la corrosión).

Enjuague para eliminar los restos de ácido.

Desinfección, siempre y cuando sea necesario, con una solución química

(hipoclorito, yodoformo, agua oxigenada) o mediante vapor o agua caliente…)

Aclarado final con agua potable si se ha realizado desinfección química.


17

En la Figura 7 se puede observar el sistema de limpieza CIP.

Figura 7. Sistema de limpieza CIP [11].

3. Oportunidades de ahorro

Una vez analizadas las etapas donde se produce un mayor consumo de agua y

energía se va a intentar mejorar en la medida de lo posible el uso de dichos recursos

para así poder llegar a un ahorro dentro de la industria a la vez que se realiza un uso

eficiente tanto del agua como de la energía.

Pasteurización: se realizará en intercambiadores de placas ya que como se ha

visto anteriormente suponen una recuperación del calor entorno al 80-90%, lo

que da lugar al aprovechamiento de este calor para la fase de

precalentamiento de la leche sin necesidad de un aporte extra de energía,

además de ser más económicos que los tubulares [10] [11].

Incubación: aunque la fermentación en envases es específica para yogures

firmes, lo que se hará será una incubación discontinua en tanques, ya que esta

técnica es más eficiente.

Para que el yogur firme pueda recibir esta incubación, se le deberá añadir a

la leche agentes estabilizares que soporten dicha fermentación [10] [11].


18

Refrigeración: para el caso de yogur firme, se realiza por túneles de

enfriamiento por aire seco hasta que se hace descender la temperatura hasta

los 15oC, se recirculará el aire frio y mejorar el aislamiento del equipo.

En el caso de yogur batido este enfriamiento se hace por el intercambiador

de placas que previamente ha servido para la pasteurización, es decir, en un

mismo equipo se realizan dos etapas [10] [11].

Limpieza de equipos: con el sistema CIP implantado en la industria se optimiza

el consumo de energía; en todo caso, se considera una mejora técnica de la

limpieza la existencia de procedimientos escritos en los que se especifiquen los

tiempos, las características y las frecuencias de las limpiezas, así como se

especifiquen las revisiones y responsabilidades [10] [11].

Además esta industria de estudio utiliza sistema CIP centralizados y una de

las mejores técnicas a aplicar sería el uso de CIP descentralizado como se verá

en la Tabla 3.

Limpieza de superficies: existen una serie de Buenas Prácticas de carácter

medioambiental que se pueden considerar como mejores técnicas de limpieza

disponibles, ya que permiten reducir de forma muy importante los consumos

de agua, energía y productos de limpieza, así como los volúmenes y carga

contaminante de los vertidos correspondientes [10] [11].

Estas mejores técnicas [10] [11] son:

Poner por escrito las operaciones o procedimientos de limpieza.

Evitar la entrada de sólidos en el sistema de evacuación de aguas

residuales.

Utilización de sistemas de cierre automático en mangueras de limpieza.

Utilización de sistemas que permitan el uso combinado de agua y vapor.

Utilización de productos de limpieza menos peligrosos.

En modo resumen, en las Tablas 3 y 4 se incluyen las mejores técnicas

posibles para el consumo de agua en la Industria Yogurtera, en donde se han


19

incluido las oportunidades de ahorro anteriormente escritas y otras mejoras

técnicas en una visión general.

Tabla 3. Mejores técnicas disponibles para el ahorro en el consumo de energía en la

industria yogurtera [10]

Consumo de energía

1 Recuperar el calor en las operaciones de tratamiento térmico: reutilización del calor producido en la pasteurización para la etapa del precalentamiento de la

leche a la entrada en intercambiadores de placas

2 Aislamiento térmico de superficies calientes y frías: evitar la humedad, evitar fugas…

3 Medición y control del consumo de energía en las principales áreas de la instalación

4 Optimización de la eficiencia en motores y bombas

5 Disponer de un sistema de cogeneración en aquellas instalaciones donde exista un uso para el calor y energía producidos

6 Disponer de una sala de control que indique las variables en cada etapa del proceso (entrada y salida de temperatura, humedad relativa, velocidad del aire en el túnel de enfriado, temperaturas críticas…) donde se instalarán dispositivos que actúen en el momento que se sobrepase el límite crítico para cada variable

7 Disponer de puertas con sensores de movimiento para mantener las condiciones específicas de cada sala

8 Evitar la presencia de hielo en las cámaras de frio ya que éste reduce la conductividad térmica

9 Programar los termostatos en un rango suficientemente amplio como para que no se encuentre apagando y encendiendo constantemente

10 Disponer de reductores de potencia

11 Sistema de alumbrado de bajo consumo y con sensores de presencia

12 Disponer de un plan de mantenimiento preventivo y llevarlo a cabo cada tres meses

13 Realizar la refrigeración de los yogures en túneles de enfriamiento en donde el aire será recirculado

14 Llevar a cabo una incubación discontinua en tanques ya que es más eficiente


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Tabla 4. Mejores técnicas disponibles para el ahorro en el consumo de agua en la

industria yogurtera [10]

Consumo de agua

1 Optimizar la filtración inicial de la leche con el objetivo de reducir la frecuencia de

limpieza de los separadores centrífugos

2 Uso de técnicas de medición y control del flujo de sustancias

3 Instalación de sistemas para la detección de las interfases agua/producto en las

conducciones

4 Implantación de procedimientos de control para reducir las pérdidas de leche en el

llenado de tanques, desconexión de tuberías, mangueras, bombas, reboses, etc.

5 Recogida del agua del ultimo enjugado en limpieza CIP

6 Utilización de sistemas CIP descentralizados

7 Optimización del control operativo del sistema CIP

8 Selección de desinfectantes químicos (reducción del uso de biocidas oxidantes)

9 Disponer de un sistema apropiado del tratamiento de aguas residuales

10 Estudiar la posible reutilización de las agua de refrigeración en el caso del

intercambiador de placas para yogur batido, para limpieza de zonas con bajos

requerimientos higiénicos u otros usos no críticos

11 Implantar un plan de minimización del consumo de agua

12 Recuperación y reutilización de las soluciones de limpieza de los equipos CIP

13 Existencia de procedimientos escritos en los que se especifiquen los tiempos,

características, frecuencias de lavado...

4. Caso práctico en la Industria Yogurtera

Nuestra industria de estudio tiene una producción de 8000 t/año de yogurt,

elaborándose diversos yogures: naturales, con frutas… dando lugar a la producción de

varios productos el mismo turno.

Al tratarse de productos de vida útil corta, es precisa una expedición diaria.

Las jornadas de trabajo de esta industria son 2 turnos de 8 horas de trabajo, en

donde se trabaja al año 240 días.


21

Esta industria posee un consumo horario de agua (proceso, limpieza, sistemas

auxiliares…) de 20 m3/h.

Se sabe además que para la limpieza se necesitan 8 m3/h y que se han detectado

perdidas de leche en el llenado de los tanques.

La empresa elaboradora de yogur cuenta con el sistema de limpieza CIP

centralizado y se emplea siempre el mismo procedimiento de limpieza.

La instalación frigorífica se realiza mediante refrigeración de condensadores por

agua en circuito abierto.

Para el consumo de energía (térmica y eléctrica) posee un consumo horario de

1050 kwh/h.

La energía térmica principalmente es la usada en forma de vapor o agua caliente

utilizada en:

Sistema de limpieza CIP.

Frecuentes entradas y salidas de las cámaras de almacenamiento de

producto para almacenamiento y expedición de productos elaborados.

No hay manteamiento ni sistemas especiales que eviten entrada de calor

por aperturas.

A partir de toda esta información, se pide:

a) Tamaño de planta en relación al sector

Para la estimación del tamaño de planta de nuestra industria yogurtera se

determinará a partir de los datos de producción anual, la producción diaria y por hora

en nuestra industria. Los datos se muestran en la Tabla 5.

Según la bibliografía consultada, en nuestra industria para la producción de

yogur, tanto firme como batido, se contará con una zona de preparación de las

mezclas que se valdrá de una línea de envasado de unos 17.000 unidades/hora, y

para el yogur firme se necesitaran 2 cámaras de incubación con capacidad para 23

palets cada una (1450 unidades/palet) y un túnel de viento para el enfriamiento

rápido [13].


22

Tabla 5. Producción media de la planta proyectada adaptado de [13]

Producción

media

Total Planta/Línea

Masa (Tn) Tarrinas

(125 g)

Anual (240

días)

8000 64 x 106

Diaria (16 h) 33,33 26 x 104

Por hora 2,08 16.667

b) Consumos específicos de agua (m3/t) y energía (kwh/t). Comparar los valores

obtenidos con los valores de referencia y valorarlo teniendo en cuenta la

información aportada de tecnologías y equipos empleados, tamaño de planta,

producto, etc.

La mayor parte de las industrias lácteas consumen diariamente cantidades

significativas de agua en sus procesos, especialmente en las operaciones de limpieza

para mantener las condiciones higiénicas y sanitarias requeridas, y en los sistemas de

refrigeración.

En las operaciones auxiliares, particularmente en la limpieza y desinfección, se

puede llegar a consumir entre el 25–40% del total.

En España, el consumo de agua de las industrias de productos lácteos (excepto

helados) afectadas por la Ley IPPC oscila entre 1 y 11 m3/t de leche recibida. El 75% de

estas empresas tienen un consumo de entre 1 y 6 m3/t de leche recibida.

Antes de comprobar si nuestra industria se sitúa dentro del rango establecido de

consumo de agua, lo primero que debemos saber son las horas que se trabaja al año

en nuestra empresa:

16 horas/día * 240 días/año 3840 h/año


23

Sabiendo que se trabajan 3840 y que la producción de nuestra empresa es de 8000

t/año, ¿Cuántas toneladas de yogures se producen a la hora?

Si dicha empresa tiene un consumo horario de 20 m3/h de agua en planta, ¿Cuál

es el consumo específico?

Si planteamos la hipótesis que cada tonelada que entra de leche se aprovecha

para la elaboración de una tonelada de yogur, tendríamos que el consumo de agua es

de 9,6 m3/t leche recibida y, como se ha visto anteriormente, las empresas tienen un

consumo entre 1 y 11 m3/t de leche recibida, por lo tanto el consumo de agua en

nuestra industria es eficiente.

Para ver si el consumo de agua en limpieza se sitúa en un intervalo correcto, lo

primero que debemos hacer es calcular el porcentaje, que va de un 25-40% del total,

de agua gastada en limpieza como pone en las guías.

Cogemos un valor medio, 32% y lo calculamos sobre el consumo de agua total,

11 m3/t es decir, en las industrias se gasta aproximadamente 3,52 m3/ t leche

recibida.

En nuestro caso se sabe que en limpieza se consume 8 m3/h, debemos de

calcular el consumo específico:

En este caso, nuestra industria está por encima del intervalo óptimo de consumo

de agua de limpieza, por lo tanto es necesario plantear mejoras para reducir dicho

volumen como se verán a continuación.

Para el caso de energía, la industria elaboradora de yogures tiene un consumo de

1050 kwh/h, en donde el mayor consumo se produce como podemos ver en la Tabla 6:


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Tabla 6. Principales aspectos ambientales y operaciones especificas en donde se produce

el mayor consumo de energía en la elaboración de yogur [11]

PROCESO PRODUCTIVO

ASPECTO AMBIENTAL

OPERACIÓN

Yogur

Consumo energía térmica

Incubación Pasterización

Consumo energía eléctrica

Refrigeración Almacenamiento

Al igual que antes es necesario saber el consumo específico de energía:

El consumo de energía total de una empresa láctea se reparte aproximadamente

en un 80% de energía térmica obtenida de la combustión de combustibles fósiles (fuel-

oil, gas natural) y el restante 20% como energía eléctrica.

En las industrias de elaboración de productos lácteos (excepto helados) el

consumo de energía eléctrica oscila entre 39-448 kWh/t de leche recibida y el de

energía térmica entre 25-884 kWh/t leche.

Para ver si nuestra industria se encuentra en ese intervalo de consumo de

energía térmica, debemos de calcular el 80% del consumo específico y compararlo con

el valor de referencia.

80% de 504,81 403,84 kwh/t leche recibida, por lo tanto nuestra industria

tiene un uso eficiente de la energía térmica.

Para ver si también realiza un uso eficiente de la eléctrica, calcularemos el 20%

restante.

20% de 504,81 100,97 kwh/t leche recibida, por lo tanto esta industria tiene

un uso eficiente de la energía eléctrica

Como se pueden observar, los valores de energía eléctrica y térmica consumos

por esta empresa, se encuentran por debajo de la mitad del rango interpuesto.


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c) Indicar alguna propuesta de ahorro de agua y/o energía en dicha planta a

partir del análisis realizado.

Para el ahorro de agua en limpieza, sería necesario instalar un sistema

descentralizado CIP como se vio en la Tabla 4, ya que esta empresa posee dicho

sistema pero centralizado, y posiblemente por ese motivo se tenga un mayor

consumo.

Además para evitar los reboses en los tanques sería necesario instalar sistemas

de control que avisaran cuando se llegara al límite crítico, de esta manera la leche no

sobresaldría, y por lo tanto se ahorraría agua en limpiar, como también aparece en la

Tabla 4.

Todas las mejores técnicas posibles a implantar en esta industria se encuentran

recogidas en la Tabla 4.

Para el caso de la energía, sería necesario instalar otra cámara de refrigeración

para expedición de producto, ya esta industria cuenta con una misma cámara para

producto de almacenamiento y producto a expedir.

Por lo tanto se producen demasiadas salidas y entradas dando lugar a pérdidas

de energía.

Todas las mejoras a implantar para un ahorro de energía se encuentran

recogidas en la Tabla 3.


26

5. Bibliografía

[1] Clasificación Nacional de Actividades Económicas (CNAE 2009). Web:

http://www.ine.es/daco/daco42/clasificaciones/cnae09/cnae_2009_rd.pdf

[2] Gobierno del Principado de Asturias. (2007), Instituto de Desarrollo Económico

del Principado de Asturias, Obtenido: 12 Marzo, 2013, Gobierno de Asturias. Web:

http://www.idepa.es/sites/web/idepaweb/productos/flashsectorial/Sector_Lacteo/

[3] Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. (2013). Web:

http://www.magrama.gob.es/es/estadistica/temas/estadisticas-agrarias/ganaderia/

estadistica-industrias-lacteas/

[4] Tapiador, M.T. “Aplicación de diferentes técnicas de control de calidad en una

quesería”. Proyecto Fin de Grado, Escuela de Ingenieros Agrónomos de Ciudad Real. Julio

2013.

[5] Institut de Ciències de l’Educació. Universitat Politècnica de Catalunya. (2014)

Proceso de elaboración del yogur. La Industria Alimentaria. Web:

http://ben.upc.es/documents/eso/aliments/HTML/lacteo-5.html

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[197]

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[219]

[10] MAPA. MMA. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Ministerio de

Medio Ambiente. “Guía de Mejores Técnicas Disponibles en España del Sector Lácteo”.

2005.

[11] AINIA. Instituto Tecnológico Agroalimentario. “Mejores Técnicas Disponibles

en la Industria Láctea”. 2005.

[2212]

[13] Woo, C. “Estudio de Viabilidad de una Planta de Producción de Yogures”. Tesis

de Máster (período pre-Bolonia). Universitat Politécnica de Catalunya, Escola Tècnica

Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona. 2004.

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