análisis del consumo y utilización de agua de liconsa

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
ZONA XALAPA
PROGRAMA EDUCATIVO:
INGENIERÍA QUÍMICA
“ANÁLISIS DEL CONSUMO Y UTILIZACIÓN DE
AGUA DE LICONSA-PLANTA XALAPA”
TRABAJO TEÓRICO- PRÁCTICO
Que para acreditar la Experiencia educativa:
Experiencia Recepcional
P r e s e n t a:
Luis Alberto Zamora Domínguez
Asesor:
M.T.E. Ulises Ernesto Hernández Valdés
Xalapa, Ver., Octubre 2013
RESUMEN
El presente trabajo tiene la finalidad de analizar la forma en que se utiliza el
agua para realizar el proceso de pasteurización de leche en la Planta Industrial
Liconsa-Xalapa y proponer una alternativa que permita disminuir el consumo de
agua potable.
Durante el desarrollo de este proyecto se realizó la investigación teórica
para conocer en qué consiste el proceso de pasteurización de leche a nivel
industrial, las normas que se establecen para una Planta Industrial de lácteos, así
como también la consulta para conocer alternativas que permitan disminuir el
consumo de agua en Liconsa-Planta Xalapa.
Como investigación de campo se hicieron
visitas a las instalaciones y
posteriormente se realizó una estancia en la empresa de 10 semanas donde se
llevaron a cabo pruebas y mediciones; estas fueron realizadas en la planta de
tratamiento de aguas residuales con que cuenta la Planta Xalapa; ya que este es
el único lugar que cuenta con laboratorio, equipo de medición y datos de registro
de producción.
Las pruebas fueron realizadas para poder corroborar si el agua que se
descarga de la planta de tratamiento de aguas residuales de Liconsa-Planta
Xalapa, cumple lo estipulado por la NOM-127-SSA, agua para uso y consumo
humano, para poder ser reincorporada al proceso de producción en algunas
etapas, como son equipos de enfriamiento y en el lavado de equipo de producción.
Los resultados que arrojó este proyecto demuestran por un lado la
factibilidad de reducir el consumo de agua en la Planta Industrial Liconsa-Xalapa,
por otro lado el cumplimiento de la NOM-127-SSA agua para uso y consumo
humano; lo que permite que el agua que se descarga actualmente a las líneas de
drenaje municipal, pueda ser reutilizada en algunos equipos de proceso, como son
los equipos de enfriamiento, equipos de refrigeración o para el lavado de áreas.
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 7
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................... 8
JUSTIFICACIÓN............................................................................................................................... 8
OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................... 9
OBJETIVOS PARTICULARES ....................................................................................................... 9
HIPÓTESIS ....................................................................................................................................... 9
1.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA ................................................................................... 10
1.2 LOCALIZACIÓN ....................................................................................................................... 10
1.3 PROCESO DE PRODUCCÍON ............................................................................................. 11
1.3.1 DEFINICIÓN DE LECHE ..................................................................................................... 11
1.3.2 RECEPCIÓN DE LECHE .................................................................................................... 11
1.3.3 PROCESO DE PASTEURIZACIÓN .................................................................................. 12
1.3.4 PROCESO DE PASTEURIZACIÓN TIPO VAT (TINA O LOTES)................................ 13
1.3.5 PROCESOS DE PASTEURIZACIÓN UHT ...................................................................... 14
1.3.6 PROCESO DE PASTEURIZACIÓN HTST....................................................................... 14
1.3.7 DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO ................................................................................... 18
1.3.8 PROCESO DE REHIDRATADO DE LECHE ................................................................... 19
1.4 CAPACIDAD DE LA PLANTA LICONSA XALAPA ........................................................... 20
1.5 USO DE AGUA EN LICONSA-PLANTA XALAPA .............................................................. 21
1.6 PARÁMETROS DE LA CALIDAD DE AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO .... 24
1.7 AGUAS RESIDUALES ............................................................................................................ 25
2.1 METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 28
2.1.1 RECONOCIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE LICONSA-PLANTA XALAPA . 28
2.1.2 DETERMINACIÓN DEL CONSUMO DE AGUA DE LICONSA-PLANTA XALAPA
PARA EL PROCESO DE PASTEURIZACIÓN DE LECHE ..................................................... 28
2.1.3 ELABORACIÓN DE UNA LISTA DE VERIFICACIÓN ................................................... 29
2.1.4 CAPTURA DE DATOS DE CONSUMO DE AGUA......................................................... 29
2.2 DETECCIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS DE CONSUMO DE AGUA EN LICONSAPLANTA XALAPA........................................................................................................................... 33
2.3 CARACTERIZACIÓN DE AGUA RESIDUAL DE LICONSA-PLANTA XALAPA ........... 34
2.4 CÁLCULOS DE VOLIMEN DE CONSUMO DE AGUA .................................................... 35
2.5 CALCULO DE COSTOS DE PRODUCCIÓN POR CONSUMO DE AGUA ................... 36
2.6 CÁLCULOS DE VOLUMEN DE DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES .................... 37
2.7 CÁLCULO PARA FUGAS ...................................................................................................... 38
3.1 EVALUACIÓN DE COSTOS Y BENEFICIOS ..................................................................... 40
3.2 DISTRIBUCIÓN DE CONSUMO DE AGUA EN LICONSA-PLANTA XALAPA ............. 42
RECOMENDACIONES. ................................................................................................................ 47
REFERENCIAS .............................................................................................................................. 49
ANEXOS .......................................................................................................................................... 52
INDICE DE TABLAS

Tabla1.1 Componentes esenciales de la leche (FAO CODEX STAND 2072006)……………………………………………………………………………...18

Tabla 1.2 Componentes contenidos en los productos frisia y fluida
procesados en la Planta Liconsa-Xalapa…………………………………….19

Tabla 1.3 Límites Máximos Premisibles en la Calidad de Agua NOM-003
SEMARNAT-1997……………………………………………………………….25

Tabla 1.4 Límites Máximos Permisibles de Contaminantes en descarga de
aguas residuales al sistema de alcantarillado NOM-002 ECOL-1996…….27

Tabla 3.1 Reporte mensual de Operación de la Planta de Tratamiento de
Aguas Residuales, mayo 2013……………………………………………41/42

Tabla 3.2 Datos de consumo anual de agua en la Planta LiconsaXalapa..........................................................................................................42
INDICE DE FIGURAS

Figura
1.1
Estructura
interna
de
un
equipo
de
pasteurizado
convencional…………………………………………………………………….17

Figura
1.2
Etapas
de
proceso
de
un
equipo
de
pasteurizado
convencional…………………………………………………………………….17

Figura 3.1 Distribución general de agua de la Planta Liconsa-Xalapa para el
proceso de producción………………………………………………………….43

Figura 3.2 Diagrama de Ishikawa (causa-efecto)……………………………44
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Actualmente la mayoría de las industrias utilizan el agua de manera
deficiente, sin embargo, todos los procesos productivos dependen de la
disponibilidad y calidad de este recurso, así como de su costo (WBCSD 2006).
Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce es usada
para agricultura. El agua en la industria absorbe una media del 20% del consumo
mundial, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de
una gran variedad de sustancias químicas (SENER 2009).
Del consumo total de agua en una empresa productora de alimentos la
mayor parte es utilizada en operaciones de enfriamiento (UNESCO 2003). En
México las industrias que requieren un importante consumo de agua son las
plantas productoras de lácteos (SIAP, SAGARPA 2012).
Liconsa es una empresa mexicana que surge en el año de 1994, que cuenta
con 10 plantas industriales en todo el país, tres en el estado de México, y otras
siete distribuidas en Querétaro, Jalisco, Oaxaca, Veracruz, Tlaxcala, Michoacán y
Colima. Por su parte Liconsa-Planta Xalapa, es una empresa que en promedio
procesa diariamente 44000 litros de leche.
La producción de leche en México en los últimos 12 años ha tenido un
crecimiento anual promedio del 1.75% (SIAP 2012); por consiguiente el consumo
de agua también ha incrementado. Ante esta problemática, el personal de
Liconsa-Planta Xalapa, busca alternativas que permitan disminuir el consumo de
agua en sus instalaciones sin ver afectado su proceso de producción.
Este estudio se realizó para conocer los requerimientos de agua potable por
parte de Liconsa-Planta Xalapa, la forma en que se utiliza el recurso hídrico
durante del proceso de producción y las alternativas para reducir el consumo del
mismo.
7
INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El personal administrativo de Liconsa-Planta Xalapa, reporta que de las 10
Plantas procesadoras instaladas en el país, la Planta Xalapa, a pesar de ser la
más pequeña en cuanto a las dimensiones de sus instalaciones y al número de
equipos de proceso, es la
que mayor consumo de agua reporta
durante el
proceso de producción (Robles 2007).
Los reportes del personal de la Planta Xalapa, indican que hay un consumo
no regulado de agua durante la operación de los equipos de proceso, así como
también en la utilización los instrumentos para realizar el lavado de equipos de
proceso y lavado de áreas, atribuyendo mayor importancia a estas.
Durante el desarrollo de este estudio se identificaron algunas de las
condiciones que posiblemente generen un consumo innecesario de agua, éstas
son las siguientes:

La falta de supervisión en la operación de algunos equipos que requieren
utilizar agua y que no son controlados.

No detener el funcionamiento de equipos cuando se realizan cambios de
turno de personal.

La operación no supervisada de equipos cuando se están realizando
medidas de mantenimiento preventivo y correctivo.

El uso no regulado de mangueras, grifos y regaderas dentro del área de
producción.
JUSTIFICACIÓN
Actualmente el consumo de agua promedio de la Planta Industrial LiconsaXalapa, asciende a 22´092,000 litros anualmente, de los cuales aproximadamente
8’394,00 litros, es decir el 38% del agua se utiliza está para los procesos de
pasteurización y rehidratado de leche sin producir residuos descargables.
8
INTRODUCCIÓN
Se estima que aproximadamente el 52% del consumo general de agua se
destina para los sistemas de enfriamiento y calefacción, Mientras que el 10%
restante es requerido para diversas actividades como servicios sanitarios, lavado
de áreas, jardinería; etc. (Robles 2007).
Para el desarrollo de este proyecto se pretende analizar la forma en que se
utiliza el agua durante el proceso de pasteurizado de leche en la Planta Industrial
Liconsa Xalapa; con el fin de conocer la utilidad que tiene durante el proceso de
producción. A su vez es necesario realizar los análisis pertinentes para conocer
las características físicas, químicas y microbiológicas del efluente preveniente de
la planta de tratamiento de aguas residuales con que cuenta la Institución y
determinar si puede considerarse adecuada para su reutilización.
OBJETIVO GENERAL

Proponer alternativas que permitan reducir el consumo de agua potable
en Liconsa Planta Xalapa, sin afectar su proceso de producción.
OBJETIVOS PARTICULARES

Analizar la forma en que se utiliza el agua durante el proceso de
pasteurizado de leche en Liconsa-Planta Xalapa.

Detectar puntos críticos de consumo y mermas de agua en las
instalaciones de Liconsa-Planta Xalapa.

Determinar si el agua residual de la Planta Xalapa posee las
características para ser reutilizada en algunos equipos de proceso.
HIPÓTESIS

El agua residual de proceso de Liconsa-Planta Xalapa, posee las
características adecuadas para ser reutilizada.
9
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA
La Planta-Xalapa, fue construida en el año 1976 por la sociedad local de
crédito agrícola. En julio de 1982, fue adquirida por Liconsa y operó hasta el año
de 1990, esta Planta fue designada para distribuir leche de marca comercial, tanto
pasteurizada como ultra pasteurizada (Robles 2007).
El inicio del programa de abasto social se obtuvo en el año de 1991, en estas
instalaciones se realizaban por separado las operaciones de la planta y el
programa social, hasta noviembre de 1994, fecha en que la planta cerró sus
operaciones durante siete años, continuando únicamente con el el programa de
abasto social de leche en polvo (Robles 2007).
Liconsa decidió a través de su consejo de administración, la reapertura de la
Planta Xalapa, con la finalidad de atender la demanda del programa de abasto
social en el estado, produciendo leche pasteurizada a partir de leche fresca
(Romero 2009). Actualmente la Planta Industrial Liconsa Xalapa, realiza los
procesos de pasteurizado y rehidratado de leche para satisfacer el programa de
abasto social en el estado de Veracruz exclusivamente.
1.2 LOCALIZACIÓN
La Planta Liconsa se encuentra ubicada en el estado de Veracruz desde
1976 a la fecha, se localiza en la ciudad de Xalapa, entre el boulevard Adolfo Ruíz
Cortines y la Avenida Xalapa, al norte de la ciudad, colindando cercanamente con
la ciudad de Banderilla, Veracruz.
10
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.3 PROCESO DE PRODUCCÍON
1.3.1 DEFINICIÓN DE LECHE
La leche es el producto íntegro, mezcla de una gran cantidad de sustancias
no alteradas, obtenida de algunos mamíferos. Es un alimento muy completo, cuyo
componente más importante es el agua en un 80%. Las sustancias que contiene
la leche pueden encontrarse en forma de emulsión, en suspensión, disolución
(Alais 2005).
Aunque su composición varía la leche siempre está conformada por agua,
además de vitaminas como la fiboflavina que sólo se encuentra en la leche,
minerales como calcio, fósforo, yodo, zinc y cobre y grasas cuyo contenido es de
14 mg por cada 100g de leche y proteínas cuyo contenido más abundante es la
caseína (Badui, 2006).
1.3.2 RECEPCIÓN DE LECHE
La leche que se recibe en Liconsa- Planta Xalapa, proviene de dos rutas,
que son la foránea de la localidad de Piedras Negras Veracruz, y la local de las
localidades de Zacamila, La Joya y Miguel Aguilar.
Antes de recibir la leche para el proceso de pasteurizado, el departamento
de control de calidad, toma una muestra de cada uno de los contenedores, para
realizar una prueba con alcohol como reactivo, para determinar si la acidez de la
leche cumple las normas requeridas por la empresa.
También el departamento realiza la prueba de crioscopia, que determina si
la leche contiene un porcentaje de agua que haya sido agregada por los
productores.
Cuando la leche es aceptada por el departamento de control de calidad, el
productor podrá ingresar al área de recibo de leche, después de seguir un
11
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
protocolo de recepción, se inspecciona que la línea de succión esté correctamente
colocada para evitar algún derrame de leche fuera de la línea.
Una vez realizada la colocación de la línea, se acciona la bomba de succión
de leche hasta una báscula para medir el peso real. La báscula es de acero
inoxidable con capacidad para medir 500 litros. Posteriormente, la leche es
colocada en la tina de recepción que tiene capacidad para almacenar 1000 litros.
Cuando la tina de recepción alcanza su capacidad máxima, se acciona un
sistema de bombeo que envía la leche a un tanque contenedor para mantenerla
en refrigeración. Éste tanque es de acero inoxidable, cerrado herméticamente y
con capacidad para almacenar 12000 litros de leche.
En este tanque la leche cruda se almacena a una temperatura de 4°C o
hasta 2°C cuando el clima es muy caluroso, para evitar su descomposición por
bacterias y permanece en constante agitación hasta ser requerida para el proceso
de pasteurización.
Una vez que iniciará el proceso de producción en la Planta, la leche es
enviada al pasteurizador a través de las líneas de proceso,
el equipo de
pasteurizado está elaborado en acero inoxidable, con una estructura interna de
placas, con capacidad para pasteurizar 5000 L/h.
1.3.3 PROCESO DE PASTEURIZACIÓN
La pasteurización es el proceso térmico realizado a líquidos (generalmente
alimentos), con el objeto de reducir los agentes patógenos que puedan contener:
bacterias, protozoarios, mohos, levaduras, etc., (Doyle y col; 1997).
El proceso de calentamiento recibe el nombre de su descubridor, el
científico- químico francés, Louis Pasteur (1822-1895). La primera pasteurización
fue realizada el 20 de abril de 1864 por el propio Pasteur y su colega Claude
Bernard.
12
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Uno de los objetivos del tratamiento térmico es una esterilización parcial de
los alimentos líquidos, alterando lo menos posible su estructura física, sus
componentes químicos y sus propiedades organolépticas. Tras la operación de
pasteurización, los productos tratados se enfrían rápidamente y se sellan
herméticamente con fines de seguridad alimentaria (Doyle y col; 1997).
A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye las esporas
de los microorganismos, ni elimina todas las células de microorganismos
termófilos (Food Standards Agency 2008).
La mayoría de la leche que se consume ha sido pasteurizada o tratada para
tener una vida útil extendida (ESL – Extended Shelf Life) o con temperaturas ultra
altas (Ultra-High Temperature – UHT). La pasteurización tiene un efecto mínimo
en el sabor o la calidad nutricional de la leche, y contribuye a incrementar su vida
útil.
La leche ESL dura alrededor de 3 semanas y sabe igual que la leche fresca.
La leche UHT dura varios meses sin refrigeración siempre que esté envasada al
vacío, aunque una vez abierta dura lo mismo que la leche fresca. (Valencia y
Ramírez, 2009).
1.3.4 PROCESO DE PASTEURIZACIÓN TIPO VAT (TINA O LOTES)
El proceso consiste en calentar grandes volúmenes de leche en un
recipiente o tina con camisa de doble fondo a 72 °C durante 30 minutos, para
luego dejar enfriar lentamente. Debe pasar mucho tiempo para continuar con el
proceso de envasado del producto, a veces más de 24 horas (Badui, 2006).
Las ventajas de este proceso en particular son muy reducidas, en las que
se pueden mencionar las siguientes:

Para efectuar el enfriamiento se puede utilizar el mismo recipiente,
circulando agua helada por la camisa de doble fondo, hasta alcanzar la
temperatura deseada.
13
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO

Es un proceso adecuado para procesar pequeñas cantidades de leche.

Evita la proliferación de microorganismos.
como desventajas se pueden mencionar:

El proceso de enfriamiento de la leche se realiza con mucha lentitud.

Para realizar el proceso de envasado se requiere mucho tiempo de espera,
en ocasiones mayor a 24 horas, debido al lento proceso de enfriamiento.

El proceso de producción está limitado a una producción de 2000 litros
diarios, de lo contrario no es recomendable.
1.3.5 PROCESOS DE PASTEURIZACIÓN UHT
El proceso UHT Ultra Alta Temperatura (Ultra High Tempreature), es una
técnica de preservación de alimentos líquidos generalmente la leche, mediante la
exposición a un breve e intenso calentamiento, normalmente a temperaturas en el
rango de 135-140ºC. Esto mata a todos los microorganismos que podrían de otra
manera afectar a la salud humana y/o destruir los productos (Badui 2006).
Es un proceso de flujo continuo y mantiene la leche a una temperatura
superior más alta que la empleada en el proceso HTST, y puede rondar los 138 °C
durante un período de al menos dos segundos. Debido a este muy breve periodo
de exposición, se produce una mínima degradación del alimento (Galvan 2005).
El tratamiento UHT es un proceso que tiene lugar en un sistema cerrado
que previene que el producto sea contaminado por microorganismos presentes en
el aire (Galvan 2005). El producto pasa a través de zonas de calentamiento y
enfriamiento en rápida sucesión. Posteriormente se realiza el envasado aséptico
para evitar la reinfección del producto, es una parte inherente al proceso.
1.3.6 PROCESO DE PASTEURIZACIÓN HTST
Este método por sus siglas en inglés (High Temperature for Short Time) es
el empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta,
la cerveza, etcétera. Es el más conveniente, ya que expone al alimento a altas
14
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
temperaturas durante un período breve de tiempo. Además se necesita poco
equipamiento industrial para poder realizarlo, reduciendo de esta manera los
costes de mantenimiento de equipos.
Existen dos métodos distintos bajo la categoría de pasteurización HTST: en
batch (o lotes) y en flujo continuo. Para ambos métodos la temperatura es la
misma (72 °C durante 15 segundos). En el proceso batch una gran cantidad de
leche se calienta en un recipiente estanco (autoclave industrial). En el proceso de
flujo continuo, el alimento se hace circular a través de un intercambiador de
calor de placas o de forma tubular PHE (Valencia y Ramírez 2009).
Las ventajas de la pasteurización HTST son las siguientes:

Pueden procesarse en forma continua grandes volúmenes de leche.

La automatización del proceso asegura una mejor pasteurización

Es de fácil limpieza y requiere poco espacio.

Por ser de sistema cerrado se evitan contaminaciones.

Rapidez del proceso.
En cuanto a las desventajas se pueden mencionar:

No se adapta al procesamiento de pequeñas cantidades de leche.

Las gomas que acoplan las placas son demasiado frágiles.

Es difícil un drenaje o desagote completo.
El proceso de flujo continuo es el método más aplicado por la industria alimentaria
a gran escala, ya que permite realizar la pasteurización de grandes cantidades de
alimento en relativamente poco tiempo (Badui, 2006).
La planta industrial Liconsa Xalapa, realiza su producción a través del
proceso de pasteurización HTST o pasteurización rápida, a continuación se
enumeran las etapas del proceso:
15
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.- La leche llega al equipo intercambiador a 4ºC aproximadamente, proveniente
de un tanque regulador, una vez que ingresa al equipo de pasteurizado, se
prosigue con el precalentamiento en la sección de regeneración.
2.- En esta sección de regeneración o precalentamiento, la leche cruda se calienta
a 58ºC aproximadamente, precalentando con vapor de agua proveniente de la
caldera y una vez que la temperatura es constante en el equipo, se aprovecha la
temperatura de la leche ya pasteurizada para precalentar la nueva alimentación.
3.- Al salir de la sección de regeneración, la leche pasa a través de un filtro que
elimina impurezas que pueda contener, luego la leche pasa a los cambiadores de
calor de la zona o área de calentamiento donde se la calienta hasta la temperatura
de pasteurización, esta es 72 – 73ºC por medio de vapor de agua producido por la
caldera.
4.- Alcanzada esta temperatura la leche pasa a la sección de retención de
temperatura; esta sección puede estar constituida por un tubo externo o bien un
retardador incluido en el propio intercambiador; el más común es el tubo de
retención, en donde el tiempo que la leche es retenida es de 15 a 20 segundos.
5.- A la salida de la zona de retención, la leche pasa por una válvula de
desviación; en esta válvula, si la leche no alcanza la temperatura de 72 – 73ºC,
automáticamente la hace regresar al tanque regulador o de alimentación para ser
luego reprocesada; pero si la leche alcanza la temperatura de 72 – 73ºC, pasa
entonces a la zona enfriamiento, donde es enfriada por la leche cruda hasta los
18ºC.
6.- Posteriormente, la leche pasa a la sección de enfriamiento en donde se
distinguen dos zonas: una por donde se hace circular agua fría y la otra en donde
circula agua helada, para concluir el proceso de pasteurizado, saliendo del
intercambiador a la temperatura de 4ºC.
16
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Las figuras 1.1 y 1.2 presentan la estructura interna de un equipo
pasteurizador por placas convencional y las etapas de proceso que se realiza
dentro de un equipo de pasteurizado respectivamente.
Figura 1.1 Estructura interna de un equipo de pasteurizado por placas convencional.
Fuente: http://pasteurizacionyesterilizacion.blogspot.mx
Figura 1.2 Etapas de proceso dentro de un equipo de pasteurización convencional.
Fuente: http://www.tecnoedu.com/Armfiel
17
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.3.7 DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO
La Planta Industrial Liconsa-Xalapa, realiza los procesos de pasteurizado
HTST y rehidratado de leche como se mencionó anteriormente, del proceso de
pasteurizado, se derivan dos productos que son la leche envasada como frisia y
fluida (Robles y Romero 2007).
Frisia es el resultado de pasteurizar la leche fresca y que es envasada en
presentaciones de 1L, esta presentación está dirigida a niños entre 0 y 2 años con
un enriquecimiento especial de vitaminas, proteínas y calcio. El producto de fluida
está dirigido al público en general, es una presentación envasada de 2L con un
contenido más bajo de proteínas, vitaminas y grasa que el producto frisia (Robles
y Romero 2007).
Del proceso de rehidratado de leche, únicamente se obtiene un producto
reconstituido y enriquecido con vitaminas y minerales con características muy
similares a la leche fresca. También dentro de este proceso se obtienen productos
saborizados con un nivel nutricional más bajo que el de la leche entera (Robles y
Romero 2007).
La tabla 1.1 muestra los componentes esenciales (FAO CODEX STAN 2072006)
Tabla 1.1 Componentes esenciales de la leche (FAO CODEX STAN 2072006)
COMPONENTE
CONTENIDO %
VARIACIÓN %
AGUA
87.2
82.4 - 90.7
GRASA
3.7
2.5 - 6.0
SÓLIDOS NO GRASOS
9.1
6.8 - 11.6
PROTEÍNAS
3.5
2.7 - 4.8
CASEÍANAS
2.8
2.3 - 4.0
LACTOALBÚMINA
0.7
0.4 - 0.8
Fuente: CODEX ALIMENTARIUS Leche y Productos Alimenticios 2ª Edición
18
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
La tabla 1.2 muestra los valores registrados en los componentes de los
productos frisia y fluida, después del tratamiento de pasteurizado en la Planta
Liconsa-Xalapa, para compararlas con las establecidas por la FAO.
Tabla 1.2 Componentes contenidos en los productos frisia y fluida procesados en
Liconsa-Planta Xalapa
Fuente: Liconsa-Planta Xalapa, bitácora de producción, abril 2013.
1.3.8 PROCESO DE REHIDRATADO DE LECHE
La leche descremada en polvo se disuelve en agua a 40-50°C. El tiempo de
hidratación debe ser de por lo menos 20 minutos, sin embargo, se recomienda la
hidratación durante toda la noche a una temperatura menor a 6°C. Se puede
necesitar alguna forma de aireación antes de la homogenización. Después de la
hidratación, la leche se caliente a 60-65°C y se añade el aceite de mantequilla (o
mantequilla sin salar congelada), (Food Standards Agency 2008).
El producto se homogeniza a 17Mpa en un homogeneizador de 1 etapa o
en un homogeneizador de dos etapas a una presión entre 14 – 24 Mpa en la
primera etapa y 2-7 Mpa en la segunda etapa. Después de la homogenización, la
leche se pasteuriza (72°C/15 seg) y se enfría a 4-6°C antes de mezclarse y
envasarse, (Alais, 2005).
Un tratamiento de calentamiento típico para leche esterilizada se realiza a
120°C por 10 minutos. Esto mata a microorganismos y a esporas bacterianas,
mientras también se desactivan enzimas. Este proceso de calentamiento mantiene
19
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
los nutrientes deseables, sabor y cualidades de la leche de manera que se parece
más a la leche fresca, (Alais, 2005).
1.4 CAPACIDAD DE LA PLANTA LICONSA XALAPA
Las Plantas de procesamiento de leche se construyen para capacidades de
hasta 15000 L/h sin embargo la secuencia de una planta industrial grande,
obedece a las secuencias que persigue una planta pequeña excepto que se
requieren una mayor cantidad de tanques de almacenamiento, de mezclado, etc.
La Planta Industrial Liconsa Xalapa, está diseñada para procesar como máximo
hasta 5000L/h de leche, por lo que se considera que es es una planta pequeña
(Robles 2007).
Los equipos industriales para el procesamiento de leche con los que cuenta
Liconsa-Planta Xalapa son:

Silos.- De diferente capacidad, los silos son tanques que permiten
almacenar grandes cantidades de materia prima, producto en proceso y
producto terminado.

Sistemas de bombeo.- Permiten efectuar transporte de materia prima y/o
producto elaborado a través de una serie de tuberías conectadas y dirigidas
específicas para cada etapa del proceso.

Una tina de balance.- Su función está determinada para conocer las
características de la leche que es recibida y saber si su contenido de
sólidos grasos o no grasos a fin de determinar la cantidad de agua y
nutrimentos que pueda requerir durante el proceso.

Pasteurizador.- Intercambiador de calor por placas, utilizado por su alta
velocidad de transferencia y su facilidad de limpieza. Son construidos en
acero inoxidable; las placas tienen generalmente un espesor aproximado de
0.05 a 0.125 pulgadas; están aisladas mediante juntas de goma que forman
una camisa de entre 0.05 y 0.3 pulgadas entre cada par de placas; estas
20
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
últimas se ordenan en secciones: precalentamiento, calentamiento y
enfriamiento.

Deodorizador.- Su función es retirar todos los olores que puedan estar
contenidos en la leche una vez que ha salido del equipo de pasteurizado,
esto a través de un sistema de vacío con presión negativa de vapor.

Homogeneizador.- Su función es hacer un mezclado perfecto del producto,
a partir de un sistema de presión con pistones.

Tanque de grasa.- A partir de un sistema de bombeo funciona como
dosificador de grasa vegetal para el producto terminado, a fin de reconstituir
los sólidos perdidos junto con los nutrientes que son añadidos al producto
final.

Máquina de envasado.- Su función explícitamente es la de recibir el
producto terminado y colocarlo en los recipientes (bolsas poliméricas
determinadas) para posteriormente sean transportadas hacia el almacén de
producto terminado.

Bandas transportadoras.- La única función que desempeñan es colectar las
canastillas donde serán colocadas las unidades de producto terminado y
posteriormente ser almacenadas.
1.5 USO DE AGUA EN LICONSA-PLANTA XALAPA
La Planta Industrial Liconsa, instalada en Xalapa, procura optimizar la
utilización de agua en su proceso productivo con la finalidad de disminuir el
impacto ambiental en la zona urbana de Xalapa, Veracruz así como también
disminuir los costos de producción.
Una de las funciones del agua es utilizarla en el sistema de enfriamiento y
en el equipo de desodorización de leche, en los cuales, el agua entra por las
líneas a los equipos y una vez concretado su objetivo, es descargada a las líneas
de desagüe, por esta razón se cree que es un agua que se puede ser reutilizada y
de esta forma disminuir el consumo de la misma (Robles 2007).
21
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Para el lavado de equipos y líneas de tuberías se realiza el lavado tipo CIP
que se describe a continuación.
También conocido como CIP por sus siglas en inglés, Cleaning in Place, es
utilizado mundialmente por las empresas de proceso. El proceso CIP abarca una
gran variedad de áreas pero su principal razón es la de remover los sólidos y
bacterias de las tuberías y tanques en las industrias de alimentos, lácteos,
farmacéutica y biotecnología.
La tarea de desmontar secciones de la planta para su limpieza consume
mucho tiempo. El CIP permite que el equipo de producción y las tuberías se
limpien en las paredes del equipo, sin la necesidad de desmantelar o entrar en el
equipo. Puede llevarse a cabo a partir de sistemas automáticos o semiautomáticos
y, a la vez, es confiable y seguro, pues cumple con las estrictas normas de higiene
que se rigen en la industria farmacéutica y alimentaria.
De acuerdo con el Manual de Procedimientos del Sistema CIP
proporcionado por Licosa-Planta Xalapa, los sistemas CIP consisten en una seria
de tanques (agua limpia, agua recuperada, soluciones de limpieza, agua caliente)
cuyo número y volumen depende de las necesidades propias de la planta, así
como líneas diferenciadas para limpiar cada grupo de circuitos y objetivos,
integradas en bloques de válvulas automáticas.
Las soluciones de limpieza se preparan y mantienen listas para su uso,
controlando en todo momento el nivel, la temperatura y la concentración. Otras
variables controlables y parametrizables son el caudal, la presión, la temperatura
en el retorno o el tiempo efectivo, que permitirán optimizar cada una de sus
limpiezas. Estos son los beneficios de llevar a cabo la limpieza tipo CIP:

La recuperación de soluciones y el ajuste de todos los parámetros CIP,
conseguirán minimizar la cantidad de detergentes y consumo energético,
reduciendo los tiempos en los que su instalación de proceso no está
disponible para la producción, con el consiguiente beneficio económico y
medioambiental.
22
CAPÍTULO I

MARCO TEÓRICO
Seguridad para los operadores, ya que no se requiere que entren a los
tanques o recipientes para sanitizarlos ni para que manejen los materiales
de limpieza nocivos.

Reducción al mínimo del tiempo muerto entre los periodos de fabricación y
cambios de producto.

Aumento en los tiempos de producción.

Promueve el ahorro de agua, áreas de trabajo secas, incrementando la
seguridad, sanidad y bajos costos de mantenimiento.
La empresa Liconsa cuenta con 6 silos en el área de producción fluida, los
cuales están fabricados de acero inoxidable. Las capacidades de cada silo son las
siguientes:

Silo 1: 22,500 litros (Se utiliza para envasar, después de la pasteurización)

Silo 2: 10,500 litros (Se utiliza para almacenar la leche cruda, antes de la
pasteurización)

Silo 3: 30,000 litros (Se utiliza para envasar, después de la pasteurización)

Silo 4: 12,000 litros (Se utiliza para almacenar la leche cruda, antes de la
pasteurización)

Silo 5: 5,500 litros (Se utiliza para rehidratar la leche)

Silo 6: 5,000 litros (Se utiliza para rehidratar la leche)
Toda la tubería o líneas del equipo CIP tienen un diámetro de 1 ½ pulgadas
en el área de pasteurización y en los silos un diámetro de 2 pulgadas, están
fabricadas de acero inoxidable debido a los argumentos presentes anteriormente.
Las líneas salen de cada contenedor del tanque CIP y ayudan a trasladar la
solución de limpieza hasta los silos. Para el traslado de los fluidos (agua, sosa,
solución alcalina y acida) desde el tanque CIP hasta el silo, se utiliza una bomba
centrifuga con un caudal de 10,000 litros/hora, la cual es manipulada desde el
PLC.
23
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
También se requiere utilizar agua para diferentes actividades como son la
estandarización de la leche cruda, lavados de área, servicios sanitarios, jardinería
y lavado de pipas. La Planta cuenta actualmente con un sistema contra incendios,
pero se descarta como uso porque las líneas de éste sistema permanecen
cargadas de agua pero no se renueva constantemente.
1.6 PARÁMETROS DE LA CALIDAD DE AGUA PARA USO Y CONSUMO
HUMANO
Para determinar la calidad de agua para consumo es necesario considerar
parámetros bacteriológicos para identificar la presencia de microorganismos
patógenos los que podrían causar enfermedades a la población servida. Para este
fin se utilizan organismos indicadores que habitan en los intestinos de animales de
sangre caliente, también pueden estar presentes en el agua de manera natural, en
los suelos o en la vegetación (EPA 2002).
La calidad del agua se refiere a las características químicas, físicas y
biológicas del agua en todos sus estados que la hacen ser apta para un uso
deseado en particular y que puede verse afectada por diferentes contaminantes.
La evaluación de la calidad del agua es por tanto indispensable para determinar
cuál es el uso que se le puede dar al agua (INE 2008).
Las características del agua pueden variar dependiendo el estado en el que
se encuentre, por lo que para evaluar su calidad se deben considerar las
condiciones del entorno para saber cuáles son los factores que pueden alterar su
calidad y poder tomar las medidas necesarias para mejorarla (EPA 2002).
La siguiente tabla muestra los límites permitidos en la calidad de agua
establecidos en la Norma Oficial Mexicana NOM-003-SEMARNAT-1997 para uso
y consumo humano.
24
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Tabla 1.3 Límites Máximos Permisibles de Calidad de Agua, NOM-003SEMARNAT-1997
Fuente: http://Assets/documentos/normatividad/nom003semarnat1997.htm
1.7 AGUAS RESIDUALES
Las aguas residuales son líquidos de composición variada, provenientes de
usos domésticos, comerciales, industriales, agrícolas, pecuarios, minería o de otra
índole. Se pueden clasificar en aguas residuales crudas que son aquellas que no
reciben ningún tratamiento, y las aguas residuales tratadas que provienen de una
planta de tratamiento (IMTA 2003).
Previo a depositar aguas residuales en un cuerpo receptor es necesario
verificar que estos parámetros estén de acuerdo a la norma. Los parámetros más
importantes que se deben considerar al evaluar la calidad de aguas residuales es
la Demanda Bioquímica de Oxígeno DBO y la Demanda Química de Oxígeno
DQO, (Valencia y Ramírez 2009).
25
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) que es la cantidad de oxígeno
que requieren las bacterias y microorganismos para descomponer la materia
orgánica a temperaturas específicas. El DBO es un indicador de la cantidad de
materia orgánica presente en aguas contaminadas con efluentes domésticos e
industriales y de plantas municipales de tratamiento (INE 2008).
La demanda química de oxígeno (DQO), es un parámetro que mide la
cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos que hay
disueltas o en suspensión en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado
de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno molecular por litro
(mlO2/L).
La planta industrial Liconsa Xalapa, cuenta con una planta de tratamiento
de aguas residuales a partir de lodos activados, con una capacidad para tratar 40
m3 diarios de agua residual. Del proceso de producción se descargan a un
cárcamo para sedimentar la mayoría de los sólidos que contiene este efluente.
En promedio a la PTAR se descargan 25 m3 de agua residual, que
posteriormente de ser sedimentada, recibe el tratamiento para su descarga final.
El tratamiento con lodos activados, es usado después de la sedimentación
primaria dentro del cárcamo.
El proceso de tratamiento por lodos activados, consiste en la retención de
agua durante un periodo de tiempo, en el cual se hace pasar aire a través del
líquido con equipos compresores giratorios o ventiladores centrífugos, ya que las
aguas residuales contienen sólidos en suspensión y en forma coloidal. Cuando se
agitan por aireación, estos sólidos forman coágulos sobre los cuales se
desarrollan colonias microbianas que gradualmente forman partículas de mayor
tamaño (CIGEST 2006).
Estas partículas formadas es lo que se conoce como fangos o lodos
activados, que garantiza la formación de una suspensión bacteriana que da origen
a una descomposición aerobia. Este proceso comúnmente en reactores de mezcla
26
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
completa o reactores de flujo pistón, dependiendo la naturaleza del agua a tratar,
el tipo de aireación que se quiere suministrar, el costo y mantenimiento del mismo
(CIGEST 2006).
En la tabla 1.2 se presentan los límites máximos permisibles de
contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de
alcantarillado urbano o municipal, establecidos por la NORMA OFICIAL
MEXICANA NOM-002-ECOL-1996.
TABLA 1.4 Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de
aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, NOM-002ECOL-1996.
Fuente: http://proespa/PDF/nom-semarnat0021996.htm
27
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
2.1 METODOLOGÍA
En este capítulo se describen de las actividades desarrolladas para la elaboración
de este estudio, también se describen las áreas visitadas para el desarrollo del
mismo y las formas en las que se tomaron los datos para la cuantificación del
consumo de agua en Liconsa-Planta Xalapa.
El presente proyecto se realizó en las instalaciones de la Planta Industrial
Liconsa-Xalapa, durante un tiempo de estancia de 10 semanas, durante el turno
matutino. Todas las actividades se desarrollaron bajo la supervisión del personal
designado por el jefe de producción y el supervisor en turno.
2.1.1 RECONOCIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE LICONSA-PLANTA
XALAPA
Como investigación de campo, se realizó una primera visita guiada por el
supervisor en turno, para hacer un reconocimiento general de las instalaciones de
la Planta Liconsa-Xalapa e identificar las áreas principales que intervienen en su
proceso de producción, así como también cuáles son los procesos que realizaban
dentro de la misma.
En esta visita el supervisor en turno proporcionó los detalles de las etapas
del proceso de producción: recepción de leche y análisis previos al ingreso a los
equipos de proceso, las técnicas de producción, limpieza y mantenimiento de los
equipos de producción. En el primer capítulo se mencionan los equipos con los
que cuenta el área de producción de Liconsa- Planta Xalapa.
2.1.2 DETERMINACIÓN DEL CONSUMO DE AGUA DE LICONSA-PLANTA
XALAPA PARA EL PROCESO DE PASTEURIZACIÓN DE LECHE
Para obtener el consumo de agua de la Planta- Xalapa, se consideró cada
una de las etapas del proceso de pasteurización de leche, tomando en cuenta
factores como:

Capacidad del pasteurizador, recipientes, etc.
28
CAPÍTULO II

Equipos de enfriamiento, calderas, etc.

Técnicas de limpieza

Fugas y mermas de agua

Servicios sanitarios

Número de personal
METODOLOGÍA
2.1.3 ELABORACIÓN DE UNA LISTA DE VERIFICACIÓN
Para realizar el estudio sobre la utilización de agua en la Planta LiconsaXalapa, fue necesario crear una lista de verificación, en la cual se registraron
datos como:

Número de contenedores de agua

Número de grifos e inodoros

Número de personal

Instrumentos para lavados de área y jardinería

Equipos e instrumentos con fugas de agua

Número de veces que se realiza las actividades de limpieza en
equipos de proceso, lavado de áreas, pipas, etc.
En esta lista también se registraron los datos de consumo de agua de cada
uno de los equipos e instrumentos, así como también un cálculo aproximado en el
uso de agua en regaderas, inodoros y lavamanos, considerando el número de
personal que labora en la Planta. En anexo 1 presenta la lista de verificación
elaborada para el registro de datos.
2.1.4 CAPTURA DE DATOS DE CONSUMO DE AGUA
Para realizar el registro de los datos de consumo de agua se realizaron
mediciones con los siguientes materiales:

Probetas graduadas de 3L

Cronómetro

Bolsas de plástico
29
CAPÍTULO II

Diagramas de tuberías y obra civil

Vasos de precipitados, envases de vidrio ámbar
METODOLOGÍA
Para los equipos de proceso de pasteurizado no se realizaron mediciones
puesto que al estar completamente cerrados, la medición no era posible; por tanto
para obtener el consumo de agua para el proceso de pasteurización se plantea la
siguiente ecuación (Casillas 2007):
La ecuación anterior permite conocer cuál es el consumo de agua requerido
para el proceso. Para una planta procesadora de leche, el consumo de agua
mínimo requerido para el proceso de pasteurización es de 1.5 litros y como
máximo 1.75 litros, por cada litro de leche producida (Casillas 2007).
Las mediciones de agua se realizaron directamente de las tomas de agua,
durante un periodo de 2 semanas, con un tiempo de medición de 10 minutos,
realizando 3 mediciones por cada hora durante el turno matutino. Se cronometró el
llenado de los recipientes para poder calcular el flujo. En el equipo descremador,
se utilizó una bolsa como recipiente por la dificultad de uso de la probeta,
posteriormente la bolsa fue vaciada en la probeta para calcular el flujo del equipo.
Para conocer el consumo de agua de la caldera y el equipo de enfriamiento,
no se realizaron mediciones debido a que la cantidad que se genera de vapor para
los equipos que requieren y el agua que se utiliza para enfriamiento, son
descargadas directamente a la planta de tratamiento, por lo cual no fue necesaria
la medición en estos equipos.
Para el registro de datos de los equipos de producción, calderas y sistemas
de enfriamiento se elaboró un formato en donde se especificaba cada uno de los
equipos, la utilización de agua, el caudal, el tiempo de operación, el tiempo de
descarga y la descripción del uso de agua. El anexo 8.1 presenta formato
elaborado.
30
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
Los equipos donde se realizaron estas mediciones y registros fueron los
siguientes:

Pasteurizador de placas 1 y 2

Homogeneizador

Caldera

Deodorizador

Descremador

Tina de balance

Empacadora de producto final
Para las mediciones en los servicios sanitarios, lavamanos y regaderas, se
estimaron los valores de consumo de agua, basándose en manuales de hidrología
y drenaje, que permiten hacer un cálculo aproximado. Esta medición se basa en
el uso doméstico de agua, considerando la capacidad y el número de unidades de
servicio sanitario, el número de usuarios, el tiempo de uso de regaderas y
lavamanos.
Para conocer el caudal se realizaron mediciones en un balde graduado de
10 litros durante, abriendo la válvula a su máxima capacidad. Para calcular el
consumo de agua en regaderas y lavabos este método no se puede considerarse
efectivo, porque el tiempo de uso varía por cada trabajador.
Tomando como base la información de los manuales de hidrología y
drenaje, se considera que este cálculo es aplicable para este caso en particular,
ya que el uso de las regaderas, servicios sanitarios y lavamanos en la Planta
Liconsa Xalapa, pueden considerarse como uso doméstico. Los cálculos
reportados en dichos manuales sugieren que una persona, consume en promedio
entre 80 y 90 litros de agua diariamente, exclusivamente en el uso de regaderas,
lavamanos y sanitarios.
Los valores reportados para el consumo de agua de regaderas, lavamanos
e inodoros, se multiplican por el número de personal, para el caso de regaderas el
31
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
número de usuarios registrados en la Planta es de Para registrar estos datos, se
crearon dos formatos para identificar, la unidad en uso, la actividad realizada, el
caudal de la unidad, el tiempo de uso, el tiempo de desperdicio y finalmente la
descripción por la que se considera que es un desperdicio. En el anexo 8 se
muestran el formato elaborado para registrar los datos de consumo de agua de los
grifos, lavamanos, regaderas y contenedores. La clasificación fue designada de
acuerdo a los siguientes criterios:

Unidad: Ésta clasificación permite identificar cuáles son los grifos
dependiendo su utilización: grifos con manguera y sin manguera, también
se incluyeron los lavamanos, inodoros, regaderas y los contenedores para
lavados de áreas.

Utilización de agua: Esta sección se destinó para anotar que uso se le da al
agua por unidad.

Caudal: Para poder conocer la cantidad de agua que se utiliza, se
implementó la fórmula de caudal (Volumen/Tiempo), la unidad de medición
se expresa en litros/minutos.

Tiempo de uso: Se registró el tiempo total de uso de cada grifo o
lavamanos, se designó 2 grifos y 2 lavamanos para llevar el control de los
mismos. Al final de la jornada la suma total de los tiempos anotas se
colocaban en el formato. La unidad utilizada fue minutos.

Tiempo de desperdicio: En esta sección, se anotaba el tiempo que se
consideraba que el agua no estaba siendo bien utilizada. La unidad
utilizada fue en minutos.

Observaciones: Aquí se anota cuál es la razón por la que se considera que
se generó un desperdicio en la utilización de agua.
32
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
2.2 DETECCIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS DE CONSUMO DE AGUA EN
LICONSA-PLANTA XALAPA
Uno de los propósitos de la investigación de campo era detectar los puntos
críticos en donde se consume más agua, ya sea para el proceso o como fugas,
para ello se realizó una inspección visual en las instalaciones de la Planta. Esta
inspección consistió en detectar cuáles equipos requerían un gasto mayoritario de
agua, equipos que consumían agua sin estar en operación, o fugas de agua en el
sistema de tuberías y válvulas.
Los puntos críticos encontrados en esta inspección fueron:

Un equipo de pasteurizado, con capacidad para procesar 2000L/hr el cual
se encuentra conectado a línea de agua de proceso, sin embargo no es
utilizado durante el proceso de producción.

Equipo homogeneizador, con capacidad para retener hasta 800L de
producto final por un periodo de 8 minutos, este equipo requiere un
consumo de vapor de agua para operar, es un equipo que aunque no haya
producción genera un gasto de agua que no es regulado y que se descarga
directamente a la planta de tratamiento de aguas residuales.

Equipo de lavado de canastillas para almacenamiento de producto final, es
un equipo que se opera únicamente durante el turno matutino, utiliza agua
de un contenedor de 800 L de capacidad, presenta fallas mecánicas que
generan un desperdicio de aproximadamente 40L/hr, el agua saliente de
este equipo es descargado a una cisterna para ser neutralizada y
posteriormente tratada en la PTAR.

Grifo, ubicado en el área de producción, presenta fallas mecánicas, esta
fugas es colectada en un contenedor de 20 L de capacidad, sin embargo la
mayor parte del tiempo permanece sin supervisión, provocando el rebose
del mismo y generando un desperdicio de agua.
33
CAPÍTULO II
2.3
CARACTERIZACIÓN DE
METODOLOGÍA
AGUA RESIDUAL DE
LICONSA-PLANTA
XALAPA
La caracterización del agua residual de la Planta Liconsa-Xalapa, se basan
en métodos realizados por el personal de laboratorio, el agua que se descarga al
cárcamo recibe un tratamiento de neutralización en dos estanques de mezcla
continua para disolver las posibles partículas sólidas que no hayan sedimentado
en el cárcamo.
Los estanques cuentan con un sistema automatizado, el cual a través de un
sensor de pH, en el primer estanque se valora la acidez, si el agua presenta un pH
muy elevado, el sistema mantiene cerrada una escotilla sumergida y activa una
bomba para ir suministrando una solución de sosa caustica al 50% hasta alcanzar
la neutralización.
Si el sensor inicialmente detecta que el agua residual tiene un contenido
mayoritario de alcalinidad, se abre la escotilla sumergida y el agua accede al
segundo estanque en donde se realiza el mismo proceso pero esta vez se
suministra ácido clorhídrico concentrado hasta alcanzar la neutralización.
El tratamiento que recibe el agua neutralizada es a partir de lodos
activados, en un reactor de mezcla completa, con sistema de aireación
por
compresores giratorios descrito en el capítulo I. Las pruebas que se realizaron
para la caracterización del agua residual de la Planta Liconsa Xalapa fueron las
siguientes:

pH

DBO

DQO

Sólidos suspendidos totales (SST)

Grasas y aceites
34
CAPÍTULO II

Fósforo total

Nitrógeno total

Cloro residual

Coliformes fecales

Huevos de helminto
METODOLOGÍA
Las muestras fueron tomadas a la salida el efluente de la planta de
tratamiento de aguas residuales, colectando la muestra en un matraz aforado de
1Lt, utilizando agua de la línea municipal como blanco de muestra. Las muestras
se colectaban cada hora a partir de las 9:00 am hasta las 2 pm, por un lapso de
dos meses. En el capítulo III se muestra el resultado de las pruebas realizadas al
influente inicial y al efluente final de la PTAR.
2.4 CÁLCULOS DE VOLIMEN DE CONSUMO DE AGUA
Para realizar los cálculos se consideró que la Planta Liconsa- Xalapa,
siempre opera en las mismas condiciones, esto debido a que la distribución de la
producción está repartida en 3 temporadas por año, dos ”temporadas altas” y una
“temporada baja”. La temporada baja comprende únicamente los meses de
septiembre y octubre, por lo cual para este estudio no se considera la temporada
baja, de esta manera se puede cuantificar el consumo máximo anual que requiere
la Planta Liconsa Xalapa.
Retomando la ecuación 1 antes mencionada, se puede calcular la cantidad
de agua requerida para procesar un litro de leche considerando el consumo
mensual y la producción mensual promedio:
35
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
Otro aspecto importante por calcular fue la cantidad de agua que se
requiere diariamente para realizar el proceso de pasteurizado, conociendo la
relación de los litros de agua necesarios para procesar cada litro de leche se tiene
que:
Este valor obtenido sirve para calcular el consumo y el porcentaje anual de
agua que permanece en el producto es:
Sabiendo que la planta consume en promedio 22’092,000 litros de agua
anual, el porcentaje útil de agua que permanece en el producto es de:
[
]
2.5 CALCULO DE COSTOS DE PRODUCCIÓN POR CONSUMO DE AGUA
Los costos de producción referidos al consumo de agua, se pueden calcular
teniendo en cuenta que para una Planta industrial, el costo monetario por m 3 de
agua en Xalapa, tiene un valor de 55 pesos con 59 centavos. Realizando la
conversión de unidades de litros a m3 se tiene:
(
)(
)
36
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
Esto quiere decir que mensualmente el costo de producción por consumo
de agua es de:
(
)(
)
Despreciando la temporada con menos producción de la Planta Liconsa y
suponiendo que durante todo el año operara en las mismas condiciones,
manteniendo la producción mensual de 44,000 litros diarios de leche, se puede
calcular el costo anual de producción por consumo de agua.
2.6 CÁLCULOS DE VOLUMEN DE DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES
La cantidad de agua que llega como descarga a la planta de tratamiento es
de 37,300 litros diariamente en promedio durante 26 días de operación debido a
que 4 veces al mes se realizan trabajos de mantenimiento. Tomando en cuenta
este valor, se puede calcular el influente mensual que llega a la planta de
tratamiento de aguas residuales de la siguiente manera:
(
)(
)
Con este valor obtenido se puede calcular el porcentaje de agua que se
consume en los equipos de enfriamiento así como también los equipos de proceso
que se descargan a la PTAR. Robles un 57% como valor máximo de consumo de
agua en equipos de calefacción (calderas, pasteurizadores, etc.) así como también
para equipos de enfriamiento. Este cálculo se realiza para comparar si la Planta
Liconsa- Xalapa se encuentra dentro de este parámetro.
(
)
37
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
Para calcular el porcentaje de eficiencia del tratamiento de aguas
residuales, es necesario conocer el volumen final efluente de la planta de
tratamiento. El personal de la PTAR reporta que según los resultados de las
pruebas de tratamiento, la planta de tratamientos tiene una eficiencia del 97% con
un volumen final de 950 m3. La eficiencia se calcula con la siguiente ecuación:
(
)
sustituyendo:
(
)
Cabe mencionar que este dato depende mucho de las condiciones de
descarga, para este caso se considera que tanto el área de producción como la
PTAR, se encuentran operando en condiciones normales. Si en vez de verter agua
al reactor, se vierte leche o alguna otra sustancia que no pueda ser tratada por los
microorganismos el sistema digestor se ve forzado a esperar 3 meses para poder
restablecerse.
2.7 CÁLCULO PARA FUGAS
Para realizar el cálculo par fugas se hizo la medición de agua en recipientes
de 20L, este recipiente se llenaba en aproximadamente 2 hrs y posterior mente se
le daba uso (generalmente para lavado de áreas o para limpieza de canastillas).
Se realizaron 15 mediciones para verificar que el volumen y el tiempo
permanecieran constantes y se registraba en el formato de clasificación. Los
valores obtenidos fueron los siguientes:
38
CAPÍTULO II
(
METODOLOGÍA
)(
)(
)(
)
39
CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los resultados obtenidos de este estudio reflejan que la Planta Industrial
Liconsa-Xalapa, no utiliza el agua de manera eficiente. Sin embargo, según lo
reportado en la literatura. Debido al índice de producción, la Planta Xalapa se
encuentra dentro de los parámetros permitidos para el consumo de agua.
Como se mencionó anteriormente el valor reportado, es de 1.5 litros hasta
1.7 litros de agua por cada litro de leche y los resultados de este estudio arrojan
un valor de 1.6 litros por cada litro de leche procesada, por lo que se considera
que el consumo de agua no es tan elevado.
3.1 EVALUACIÓN DE COSTOS Y BENEFICIOS
Como se puede apreciar, Liconsa-Planta Xalapa, puede generar un ahorro
en el consumo de agua y en sus costos de producción. Considerando que la
planta de tratamiento de aguas residuales tiene una alta eficiencia como se
reporta en los resultados de este estudio, se estima que en promedio, LiconsaPlanta Xalapa, podría generar un ahorro de hasta 1’140,000 litros de agua
anualmente, considerando la reutilización de su efluente de descarga.
(
)(
)
Los resultados de las muestras analizadas después del tratamiento con
lodos activados, demuestran que el agua que se descarga como efluente final a la
línea de drenaje, cumple satisfactoriamente lo estipulado en la Norma Oficial
Mexicana NOM-003-SEMARNAT-1997 para uso y consumo humano. Puesto que
el agua tratada en la PTAR, proviene exclusivamente de las líneas de proceso,
mientras que las descargas residuales de los servicios sanitarios son descargadas
al servicio de drenaje por considerarse como uso doméstico.
40
CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE RESULTADOS
El ahorro en los costos de producción también ser vería beneficiados, ya
que considerando la tarifa actual por consumo de agua, se estima que de ser
reutilizado el efluente de descarga, podría generar un ahorro mensual de:
(
)(
)
Aunque esta agua se puede reutilizar en cualquier etapa del proceso, el
personal de la Planta Liconsa-Xalapa, desea que se utilice únicamente para los
procesos de enfriamiento ya que no quieren comprometer la calidad de su
producto en caso de presentarse una falla en el sistema de tratamiento.
A continuación se presentan los resultados de las pruebas realizadas por el
personal de laboratorio de Liconsa-Planta Xalapa.
Tabla 3.1 Reporte mensual de Operación de la Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales, mayo 2013, Liconsa-Planta Xalapa
PARÁMETRO
INFLUENTE
EFLUENTE FINAL
pH
9.04
7.57
DBO (mg/L)
21.15
20.77
DQO (mg/L)
692.3
51.5
CARBÓN ORGÁNICO TOTAL (mg/L)
200.0
20.0
SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES (mg/L)
192.3
86.7
SÓLIDOS SUSPENDIDOS VOLÁTILES
0.0
0.0
0.0
0.0
(mg/L)
SÓLIDOS SEDIMENTABLES (mg/L)
41
CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE RESULTADOS
GRASAS Y ACEITES (mg/L)
38.80
10.50
FOSFORO TOTAL (mg/L)
96.93
58.26
NITRÓGENO TOTAL (mg/L)
21.66
9.00
CLORO RESIDUAL (mg/L)
0.0
1.52
COLIFORMES FECALES (mg/L)
0.0
0.0
HUEVOS DE HELMINTO (mg/L)
0.0
0.0
Fuente: Reporte de laboratorio PTAR, Liconsa-Planta Xalapa
3.2 DISTRIBUCIÓN DE CONSUMO DE AGUA EN LICONSA-PLANTA XALAPA
En la siguiente tabla muestra los valores registrados en el consumo
estimado de agua anual de la planta y los gastos generados por los equipos de
enfriamiento y otros rubros. La figura 3.1 representa un esquema de la distribución
del recurso hídrico en Liconsa-Planta Xalapa
Tabla 3.2 Datos de consumo anual de agua de Liconsa-Planta Xalapa
Concepto
agua (L)
Consumo aproximado de agua por año
22092000
Consumo de agua necesario para el proceso de producción
8580000
Descarga de agua a la planta de tratamiento
Agua consumida en servicios generales y otros
11,400,000
2112000
Fuente: Liconsa-Planta Xalapa
42
CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Figura 3.1 Distribución genreal de agua de Liconsa-Planta
Xalapa para el proceso de pasteurización de leche
Agua para
servicios
generales
2165016
Agua
constituyente
de producto
final8394960
Agua de
sistemas de
enfriamiento
11,532,024
Fuente: Liconsa-Planta Xalapa
Como parte del estudio se relaboró un diagrama de causa-efecto para
conocer las razones por las que se considera que se utiliza agua excesivamente
durante el proceso de pasteurización. Para ellos se hicieron preguntas al personal
de la Planta Liconsa-Xalapa. La figura 3.2 muestra un diagrama donde se
.agrupan las causas identificadas para el consumo innecesario de agua.
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CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Figura 3.2 Diagrama de Ishikawa (causa-efecto)
44
CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE RESULTADOS
El diagrama muestra que las posibles causas por las que se considera que
se utiliza más agua de la necesaria para el proceso de pasteurización, se debe a:
1. No se realiza una supervisión continua de las actividades desarrolladas por
el personal durante el proceso de producción.
2. El personal no se encuentra completamente capacitado para realizar las
actividades de producción.
3. La Planta no cuenta con supervisión ni mantenimiento de equipos de
proceso y líneas de tuberías.
4. Las instalaciones de la Planta se encuentran mal distribuidas por lo que las
actividades no pueden realizarse de manera adecuada.
5. El personal presenta indisciplinas internas por lo cual no siguen las
indicaciones del jefe de producción o del supervisor en turno.
6. Los accesorios como mangueras y contenedores se utilizan de manera
arbitraria y deficiente.
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GLOSARIO
Durante el desarrollo del proyecto, se identificaron principalmente dos
puntos críticos de consumo de agua, como parte de los objetivos particulares
planteados al inicio del mismo, los dos puntos detectados durante la realización
del proyecto fueron:
1.-
El uso desmedido de agua en las áreas de lavado, ya sea para
lavado de: canastillas, áreas, equipos, líneas de tuberías, fugas, etc., y que
corresponde al 2.73% de consumo mensual. Las fugas se presentan en el área de
proceso
ya
sea
por
descargas
requeridas
o
por
fallas
mecánicas
(descomposturas).
2.- El consumo de agua para sistemas de enfriamiento que se descarga
directamente a las líneas.
Conclusiones:

Mediante la caracterización del agua residual de Liconsa-Planta Xalapa,
se determinó que posee las características requeridas por las Normas
Oficiales Mexicanas para poder reutilizarla, con esto se generaría un
beneficio al medio ambiente, ya que se reduciría la demanda de agua
potable de la Planta.

No se realizan supervisiones para regular el consumo de agua en los
equipos durante el proceso de producción, sobre todo aquellos equipos
que consumen agua aunque la producción esté detenida.

No se provee de instrumentos que permitan la regulación del consumo de
agua en grifos y contendores.

El consumo de agua de la Planta Liconsa, no supera los parámetros
establecidos para una Planta procesadora de leche, pero si tiene mermas
importantes de agua.
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RECOMENDACIONES
RECOMENDACIONES.
A continuación se enlistan las posibles recomendaciones pertinentes:
Establecer un seguimiento (empezando con establecer formatos de control)
agua consumida por cada litro de leche procesada al día, incluyendo la
reconstrucción de la misma. Para
poder así controlar su consumo y
localizar otros puntos críticos, asimismo los requerimientos en los equipos
de proceso.
 Considerar la instalación de medidores de flujo en el área de proceso, en
los equipos que requieran una mayor utilización de agua para conocer los
gastos reales cuando la producción sea mayor o menor, ya que no se
cuentan actualmente con estos dispositivos.
 Verificar que las instalaciones actuales de las líneas de tuberías
correspondan a las estipuladas en los planos, de no ser así actualizar los
planos y diagramas.
 Considerar la instalación de un sistema de recirculación del agua de
enfriamiento, que sólo involucre recuperar esta agua renovando un
porcentaje bajo de la misma. La renovación de una porción de agua es para
asegurar que se elimina el calor ganado en los procesos de enfriamiento y
que reingresa al sistema a la misma temperatura que lo hace ahora. Esta
opción no reducirá a cero el desperdicio por enfriamiento pero puede llegar
a reducirlo en un 85% a un muy bajo costo comparado con comprar un
banco de hielo o una torre de enfriamiento. Se recomienda además
reutilizar el porcentaje que se saca del sistema en procesos de limpieza.
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RECOMENDACIONES
 Verificar periódicamente así como dar mantenimiento a todas las válvulas,
accesorios, grifos y tomas de agua para evitar fugas, fallas mecánicas u
operaciones inadecuadas.
 Reutilizar el agua caliente que se usa para limpieza de las máquinas en
procesos y áreas que lo permitan.
 Dar seguimiento a la capacitación y supervisar al personal periódicamente,
así como concientizar e implementar medidas (sanciones e incentivos) al
personal que incurra en faltas o promueva el cuidado del agua,
respectivamente.
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REFERENCIAS
REFERENCIAS
Revistas y artículos en línea
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Guanajuato, Derecho Humano al Agua, Gobernabilidad Eficaz del Agua.
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REFERENCIAS
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MODIFICACION a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, Salud
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
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el 17 de abril, 2013. PDF. Disponible en:
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
NORMA
OFICIAL
MEXICANA
NOM-002-SEMARNAT-1996,
Límites
Permisibles de Contaminantes en las Descargas de Aguas Residuales a los
Sistemas de Alcantarillado Urbano o Municipal. PDF. Consultado el 26 de
abril, 2013. Disponible en:
http://www.aguascalientes.gob.mx/proespa/pdf/NOM-SEMARNAT002%20DESCARGA%20DE%20AGUAS%20RESIDUALES%20AL%20ALC
ANTARILLADO.pdf
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www.cpts.org/prodlimp/guias/GuiagralPML/cap3.pdf
50
REFERENCIAS
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Zamorano. Tesis de Ingenieros en Desarrollo Socioeconómico y Ambiente
Grado Académico de Licenciatura. Honduras 37p. Consultado el 30 de
marzo, 2013.PDF.
Disponible en:http://bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/551/1/T2975.pdf
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Valencia, E. & Ramírez, M. (2009, enero-marzo). La industria de la leche y
la contaminación del agua. Elementos, 73. Artículo 27. Consultado el 10 de
abril, 2013 de:
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Software en línea
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Calculadora de agua - CCM. Flash. Consultado el 18 de junio de 2013.
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Calculadora de agua – BBC. Flash. Consultado el 18 de junio de 2013.
Disponible en:
http://www.bbc.co.uk/spanish/flash/swf/water_calculator/water_calculator2.s
wf
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ANEXOS
ANEXOS
Anexo 1. Distribución General de la Planta Liconsa, Xalapa.
ANEXOS
Anexo 2. Diagrama de Flujo de equipo de pasteurizado.
ANEXOS
Anexo 3. Diagrama de flujo del equipo de envasado de producto final.
ANEXOS
Anexo 4. Informe de la Operación de la Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales (Febrero 2013).
ANEXOS
Anexo 5. Informe de la Operación de la Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales (Marzo 2013).
ANEXOS
Anexo 6. Registro de datos de los medidores de la planta y el registro de datos de
la planta de tratamiento de aguas residuales. (Febrero 2013).
DATOS DE REGISTRO DE CONSUMO DE AGUA DE LAS LÍNEAS DE
PROCESO Y LÍNEA GENERAL DE LA PLANTA DEL MES DE
FEBRERO 2013
ANEXOS
Anexo 7. Registro de datos de los medidores de la planta y el registro de datos de
la planta de tratamiento de aguas residuales (Marzo 2013).
DATOS DE REGISTRO DE CONSUMO DE AGUA DE LAS
LÍNEAS DE PROCESO Y LÍNEA GENERAL DE LA PLANTA
DEL MES MARZO 2013
ANEXOS
Anexo 8. Clasificación de unidades por consumo de agua y control del consumo
de agua en maquinaria, equipo de proceso y equipo de enfriamiento.
Nombre y firma del supervisor en turno
Nombre y firma del jefe de producción
ANEXOS
Anexo 8.1. Continuación
Nombre y firma del supervisor en turno
Nombre y firma del jefe de producción
ANEXOS
Anexo 9. Diagramas de tuberías.
ANEXOS
Anexo 10. Diagrama de sistema contra incendios.
ANEXOS
Anexo 11. Maquinaria y equipos
Equipo desodorizador
Equipo de sanitizante ácido
ANEXOS
Anexo 11.1 Continuación
Pasteurizador de placas
Equipo Homogeneizador
ANEXOS
Anexo 11.2. Continuación
Tina de balance y banda transportadora para almacenamiento
Equipo de envasado de producto final