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CONTROL DE PROCESO AUTOMATIZADO
EL CAMINO MAS CORTO A MEJORES PRODUCTOS
Y MAYORES GANANCIAS
La tarea de cualquier central lechera es la de transformar
las materias primas disponibles en la máxima cantidad
de productos terminados de alto valor. Y en esta tarea
la central lechera debe esforzarse para minimizar la
pérdida de componentes costosos y el uso de recursos:
Ingredientes añadidos, energía y mano de obra. Por
eso es esencial que la gestión de la producción lechera
disponga de información detallada sobre la composición
en todas las etapas de la producción. La información se usa
para planear y controlar la producción y para calcular el
llamado Balance de Masa. El Balance de Masa describe
la relación entre la cantidad de componentes de valor en
las materias primas recibidas y la cantidad de los mismos
componentes en los productos terminados.
OBLIGACIONES EN IA PRODUCCIÓN LECHERA
Sin embargo, en la busqueda de máxima rentabilidad
existe una serie de aspectos a tomar en consideración:
• Cumplimiento de demandas y reglamentos legales.
• Especificaciones y declaraciones de productos
acabados.
• Texturas, sabores y otras características
DEMANDAS DEL CONSUMIDOR
Finalmente, las propiedades físicas y el sabor de los
productos acabados que los consumidores demandan
también deben tomarse en consideración.
Por ejemplo:
• El Yogurt debe alcanzar siempre cierta textura viscosa
o gelatinosa.
• El Queso debe obtener una composición específica,
no solo para obtener el rendimiento máximo, sino
también para obtener las propiedades deseadas.
Demasiada grasa hará un queso demasiado blando
y difícil de cortar y la poca humedad hará un queso
demasiado duro.
• En la producción de helados o postres es importante
mezclar la cantidad correcta de azúcar, grasa, proteína
y sabores para obtener el sabor correcto.
• En la leche condensada y azucarada debe añadirse
la cantidad suficiente de azúcar para hacer un producto
auto-preservado.
DEMANDAS LEGALES
Las leyes alimenticias nacionales de la mayoría de los
países contienen cierto criterio en cuanto a la higiene y la
seguridad alimenticia. Además, en muchos países se han
asignado límites de concentración específicos a ciertos
productos lácteos. Las autoridades públicas supervisan
que se observen estos límites y la no observancia de los
mismos resulta en multas a las centrales lecheras.
ESPECIFICACIONES DE LOS PRODUCTOS ACABADOS
De acuerdo con muchas leyes alimenticias nacionales
también es obligatorio declarar el valor nutritivo de los
productos terminados. Las autoridades inspeccionarán
la conformidad con la etiqueta y el productor puede
ser sancionado por producir lotes por debajo de la
especificación. En la venta al por mayor de mercancías
como la leche en polvo, estas se comparan además con
las especificaciones de producto que deben ser validadas
antes de la expedición. Igualmente, las cadenas de
venta al por menor que distribuyen productos lácteos
establecen especificaciones por su marca particular.
EL DESAFÍO DEL CONTROL DE LA
PRODUCCIÓN
ESTANDARIZACIÓN
LOS MEDIOS PARA ALCANZAR EL OBJETIVO
Para asegurar que el rendimiento sea óptimo y que los
productos terminados tengan una composición consistente
y correcta, es necesario manipular la relación entre los
varios componentes de leche durante el proceso de
producción. Se hace referencia a estas manipulaciones
como estandarización.
ESTANDARIZACIÓN DE GRASA – UN EJEMPLO:
En Colombia, la leche entera debe
contener un mínimo de grasa del 3%.
Como el contenido de grasa en la
leche natural de vacas Colombianas
es típicamente del 3.4% hasta el 4%,
la grasa sobrante puede removerse
y usarse para otros fines.
Para ajustar la concentración de grasa se requiere
un separador. Un separador es una centrífuga que
centrifugando divide la leche en una fracción de nata
pesada y una fracción de nata más liviana. Sabiendo
el contenido de grasa de la leche desnatada y la nata
después del separador, es posible mezclar la leche
desnatada añadiendo nata para alcanzar exactamente
el 3% de grasa.
En primer lugar, se logra tener la composición de la leche
entera dentro de los límites legales especificados.
Segundo, pero no menos importante, la central lechera
se asegura que no regale componentes de valor que
pudiesen haberse vendido a un precio mucho mejor.
AHORRAR MÁS DE 100.000 USD POR AÑO
Imagínese una central lechera que recibe
200.000 litros de leche al día y que
produce leche UHT.
El límite legal para el contenido de grasa
mínimo es del 3,0 %.
Sólo se usa el método inexacto de Gerber
y varía considerablemente la distribución
en el contenido de grasa entre los lotes.
El 95 % de todos los lotes resulta dentro
de la gama del ± 0,15 % sobre el valor
promedio.
Con tan considerable variación es necesario
intentar alcanzar un valor objetivo del
3,15 % de grasa al estandarizar el
contenido de grasa para evitar que más
del 5 % de todos los lotes resulte por
debajo del límite legal.
Ahora introducimos un analizador rápido
para el control del proceso a línea. Muy
fácilmente reduce la variación entre los
lotes a un ± 0,1 %. Con esta variación
reducida puede reducirse el valor objetivo
de un 3,15 % a un 3,10 % sin incrementar
el número de lotes de sublímite.
La cantidad de grasa ahorrada en esta
forma es:
200.000 * 0,05/100 = 100 kg
ESTANDARIZACIÓN DE PROTEÍNA
Para la producción de otros productos lácteos, tales
como yogur, queso y leche en polvo, también puede
ser necesario disponer de información sobre, y a veces
manipular con el contenido de, Proteína, Sólidos Totales
o Sólidos no Grasos.
La concentración de proteína en la leche puede ser
elevada añadiendo polvo de leche desnatada, leche
desnatada condensada o leche ultra filtrada.
Para reducir el contenido de proteína puede añadirse
lactosa extra o permeado de un proceso de ultra
filtración.
Como la proteína es el componente de mejor precio de
las materias primas, un control estricto en este proceso de
estandarización hace la diferencia entre las ganancias y
las pérdidas.
HERRAMIENTAS NECESARIAS PARA IA ESTANDARIZACIÓN
La habilidad para estandardizar y así optimar la
producción lechera depende mucho de las herramientas
analíticas disponibles:
•Cuanto más rápidos los resultados, cuanto antes
puede ajustarse el proceso.
•Cuanto más exactos los resultados, pueden hacerse los
ajustes más cercanos a los valores blanco.
•Cuanto más frecuentes los resultados, mejores ajustes
pueden hacerse para las variaciones inesperadas en la
composición.
LOS MÉTODOS DE QUÍMICA HÚMEDA TRADICIONAL SON
GENERALMENTE:
• Muy precisos, pero lentos, intensivos en obra de mano
y costosos (por ejemplo el método Röse-Gottlieb) o bien
• Rápidos, pero imprecisos y dependen de mucho del
operario (por ejemplo el método Gerber)
• Por otra parte, para ejecutar correctamente tales
métodos se comprende a menudo el uso de químicos
peligrosos y requiere de personal calificado.
Sin embargo, la desventaja principal
es que si se usan estos métodos,
existen solo muy pocas oportunidades
para optimizar el proceso.
•Los métodos exactos tradicionales son tan lentos que
sólo pueden usarse para la colección de datos históricos
y no para correcciones instantáneas.
•Cuanto más rápidos, pero menos precisos los
métodos tradicionales, es necesario añadir un margen
considerable de seguridad al límite para asegurar
que ningún lote quede fuera de las especificaciones.
Tal margen adicional representa una pérdida en la
producción.
Con un analizador rápido, preciso e independiente del
operario colocado a lado de la línea, o aun mejor: en
línea, la plantilla de producción pueden no sólo obtener
resultados más fiables y más rápidos; gracias a la
velocidad, el manejo sencillo y los reducidos costos de
análisis pueden además incrementar la frecuencia con
la que controlan y ajustan el proceso.
Tal herramienta servirá para reducir considerablemente
la variación entre los lotes de producción, y una vez
reducida la variación, el valor objetivo puede acercarse
al límite y así mejorar la rentabilidad.
100 Kg de grasa de leche por día. Si esta
grasa se transforma en mantequilla o nata,
representa un valor de aproximadamente
$12.000 por kg. Si, por otro lado,
terminaría en la leche, sólo representaría
el valor neto de la leche, $2.000 por Kg.
De modo que en un año la central lechera
puede ahorrar:
($12000 - $2000) /Kg * 100 Kg/día *
360 días = $360.000.000
Aparte de las ventajas obvias de estandardizar la
composición básica la leche antes del procesamiento
posterior, existen una serie de puntos control críticos
más adelante en la línea de proceso en el que también
se requieren resultados instantáneos para obtener una
rentabilidad óptima. A continuación se presentan sólo
unos pocos ejemplos:
PRODUCCIÓN DE LECHE EN POLVO
En primer lugar, debe estandardizarse la proporción
entre grasa y sólidos en la leche para alcanzar las
proporciones especificadas en el producto terminado.
Una vez logrado esto, la mayoría del agua se evapora
bajo vacío. Es mucho menos costoso remover el agua
en evaporadores que en el paso siguiente, la torre de
desecación por Spray. Por eso es provechoso analizar
y controlar el grado de concentración del evaporador
midiendo la concentración de Sólidos Totales.
Después de la desecación por Spray el contenido de
humedad puede hacerse un ajuste fino en el llamado
Lecho Fluido. En esta fase resultados rápidos y fiables
pueden usarse para retener la máxima tasa de humedad
en el polvo y así ubicarlo dentro de los límites legales.
PRODUCCIÓN CONTINUA DE MANTEQUILLA
De acuerdo con la legislación la mantequilla debe
contener un máximo del 16 % de humedad. La
composición final de la mantequilla se ajusta mezclando
más o menos agua, salmuera o cultivo en la mantequilla
en la última fase del proceso de manera automática.
Se reduce la variación, si se dispone de la información
instantánea sobre el contenido de humedad y los ajustes
subsecuentes en esta fase, que a su vez hace posible
incrementar el contenido de humedad promedio en la
mantequilla producida.
PRODUCCIÓN DE QUESO
La rentabilidad y la calidad de la producción de queso
empieza con la estandarización correcta de la leche.
Para alcanzar la grasa especificada en la materia seca
en el queso acabado, es necesario ajustar la proporción
de grasa a la de proteína en la leche de queso
(o aun mejor la proporción de grasa a la de caseína).
Durante el proceso de producción del queso es esencial
disponer de información rápida sobre el contenido de
humedad de los quesos intermediados para poder
controlar los varios pasos de procesamiento. Los
procesos de cortar, agitar y especialmente apretar
tienen todos gran impacto en el contenido de humedad
en los quesos acabados.
En conexión con la producción de tipos de quesos
frescos, se usa un separador especial para controlar
el contenido de humedad en los productos acabados.
Esto a su vez representa un punto de control que puede
optimarse usando resultados analíticos apropiados e
instantáneos.
Luis Miguel Guerrero Quiroz
Unidad de Alimentos
Purificación y Análisis de Fluidos ltda.
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