Ahorre agua en el enjuague y la refrigeración

El agua es la materia prima más importante para la industria de bebidas. Sin embargo, en muchos lugares del mundo este recurso escasea debido al calentamiento global o a la contaminación. Por ello, las empresas buscan una fórmula eficiente de aprovechar el valioso líquido. Este artículo explica cómo pueden reducir su consumo de agua y por qué la energía térmica desempeña un papel fundamental en ello.

En materia de consumo de agua en la producción de bebidas hay mucho, o más bien, poco, informa Norbert Ottmann, asesor de sostenibilidad de Krones: “Nuestros clientes más ambiciosos del sector de las bebidas carbonatadas están fijando unos objetivos de consumo de 1,3 o incluso de 1,1 litros por litro de bebida producida”. Esta cifra ya contempla el litro escaso que entra en el producto mismo. Esto a su vez significa que el consumo de agua está extremadamente ajustado para la partida de agua que está presupuestada para la línea.

En la actualidad, el consumo promedio de agua de las empresas fabricantes de bebidas sigue estando muy por encima de estos objetivos de “best in class”. Aunque el abastecimiento de agua siempre ha desempeñado un papel relevante en algunas regiones, la mayoría de las empresas se han centrado sobre todo en la demanda energética. Pero eso está cambiando. Por ejemplo, la Beverage Industry Environmental Roundtable (BIER), una organización de 17 consorcios internacionales fabricantes de bebidas, recoge en su último estudio comparativo que sus miembros se centran cada vez más en el aprovechamiento eficiente y sostenible del agua.

¿Qué parámetros existen?

¿Cómo es posible pues ahorrar agua en la producción de bebidas? Este artículo se ocupa del potencial de ahorro que alberga la tecnología de llenado y la ingeniería de procesos. Soluciones para el tratamiento del agua figuran en otro artículo. Aquí figuran conceptos de sostenibilidad para el uso del agua, especialmente en cervecerías.

Durante el enjuague y la refrigeración se consume una gran cantidad de agua fresca. Esto alberga un gran potencial de ahorro: se puede enjuagar menos, reutilizar el agua de enjuague, recuperar el calor y la energía de refrigeración y reutilizarla en otro lugar o bien hacer recircular el agua de proceso a través de un sistema de refrigeración en lugar de eliminarla en el alcantarillado. Las empresas deberán sopesar qué medidas concretas son factibles y económicamente viables. Los expertos en sostenibilidad de Krones están a su disposición para asesorarle. Con su conocimiento sobre las máquinas y sobre su interacción entre ellas, analizan los flujos de agua a lo largo de la línea o en toda la fábrica, con el fin de identificar posibles puntos de ataque. Acto seguido, trabajan con los clientes para desarrollar soluciones específicas que reduzcan el consumo a largo plazo.

El agua se ahorra ya en la fase de planificación de la producción. Cuanto más largos sean los distintos ciclos de producción, menos a menudo habrá que limpiar las tuberías para cambiar de producto. Los procesos de enjuague en sí son otra variable a tener en cuenta. El objetivo primordial es garantizar que no se propaguen sabores ni alérgenos de un producto a otro. “Siempre es posible optimizar el enjuague”, afirma Katja Enzmann, responsable de los procesos térmicos y de sostenibilidad en la ingeniería de procesos de Krones. “Asesoramos basándonos en nuestros conocimientos y experiencia”, dice y subraya: “En última instancia son los clientes los que determinan el factor de seguridad del volumen de agua destinado al enjuague para evitar la propagación de alérgenos o sabores”.

Ahorro de agua a nivel de máquina

Lavadora:

La lavadora ofrece un gran potencial de ahorro en las líneas de envases retornables. Para lavarlas, las botellas de PET o de vidrio pasan por una solución de sosa cáustica caliente, para ser aclaradas y enfriadas posteriormente en la salida con agua fresca. Cada botella de medio litro de cerveza suele requerir un quinto de litro de agua, del cual algo menos de la mitad se destina a enjuagar la sosa cáustica. En principio, existen dos factores que influyen en la demanda de agua: cuanto más limpia sea la sosa cáustica, por ejemplo por usar microfiltros, menos agua se necesitará para el enjuague.

La demanda de agua también disminuye si las botellas no necesitan enfriarse tanto. Una posible medida es aumentar la temperatura de entrega permitida, por ejemplo, mediante el llenado en caliente. La misma temperatura de la sosa cáustica también es otra variable a tener en cuenta, explica el experto en máquinas lavadoras, Alexander Weyers: “Según el producto y el sistema utilizado, algunos clientes bajan ligeramente la temperatura de la sosa cáustica para ahorrar agua de refrigeración. En Krones estamos trabajando también en procesos de limpieza específicos con sosa cáustica a menor temperatura”.

*El lavado ofrece varias opciones para ahorrar agua.*

Además, es posible extraer calor de la sosa cáustica, y por tanto, de las botellas antes de que sean descargadas con el fin de reutilizar dicho calor en otro punto de la línea. Una bomba de calor se encargará pues de “equilibrar” la energía térmica entre un punto y otro. Especialmente en las regiones cálidas, será aconsejable bajar previamente la temperatura del agua fresca para conseguir idéntico efecto refrigerante con menos agua. “A veces, las empresas tienen exceso de frío en otros puntos, que denominamos ‘frío gratis’, y que se podría aprovechar. También conviene estudiar si merece la pena invertir en una torre de refrigeración o (si la temperatura ambiente es muy alta) si tiene sentido utilizar un enfriador de agua, aunque aumente el consumo eléctrico”, explica el consultor en sostenibilidad, Norbert Ottmann. “Sobre todo, hay que tener presente que todo está interconectado”, subraya Alexander Weyers: “El principal objetivo de la filtración de sosa cáustica es aprovechar dicha sosa durante más tiempo. En casos puntuales, también se reduce el consumo de agua fresca. Esto sucede cuando se necesita tan poca agua para enfriar las botellas que hace falta enjuagarlas más para que se laven. Entonces es cuando conviene plantearse integrar un filtro para reducir aún más la demanda de agua”.

Pasteurizador:

En el pasteurizador, la energía térmica es una variable fundamental a la hora de ahorrar agua. Existen dos escenarios básicos en los que se requiere refrigeración externa; uno es, si la máquina se detiene, los envases que se encuentran en la zona de pasteurización quedarían expuestos al calor durante demasiado tiempo. Por este motivo, las zonas a alta temperatura suelen refrigerarse con agua y con menos frecuencia con refrigerante. En lugar de canalizar el agua caliente hacia el alcantarillado, esta puede recogerse, enfriarse y reutilizarse. El segundo escenario es cuando se vacía la línea. Normalmente, el calor de los envases que salen del pasteurizador se utiliza para calentar los envases fríos que entran en él. En el caso de que no lleguen más botellas ni latas, ya no será posible hacer esto y los envases deberán refrigerarse activamente. También en este caso será posible ahorrar agua si el agua de proceso calentada no es desechada, es decir, si se circula dentro de un sistema de refrigeración.

Ingeniería de procesos:

La refrigeración de las bombas de vacío ofrece otro potencial de ahorro. Un ejemplo es la producción de refrescos carbonatados en la mezcladora Contiflow. Una vez allí, el agua desaireada se mezcla con los ingredientes de la bebida que luego se carbonata. El agua fresca refrigera las bombas de vacío (en funcionamiento permanente). En lugar de desechar el agua caliente, ésta puede circular por un circuito con fluido de refrigeración externo y volver a utilizarse. Esta solución es aún más elegante si el agua desaireada y fría del producto se utiliza en el intercambiador de calor en lugar de un fluido refrigerante. El consumo de agua se reduce de unos 270 a diez litros por hora. Las bombas de vacío también necesitan refrigeración durante el tratamiento térmico de los productos, más concretamente durante la desaireación en caliente, pudiéndose ahorrar agua del mismo modo.

¿Qué medidas pueden reequiparse?

Bombas de calor para la recuperación en el pasteurizador y la lavadora
Torre de refrigeración VapoChill
Regulación de agua fresca para la lavadora
Modo de verano/invierno de la lavadora (volúmenes de rociado ligados a la temperatura del agua fresca)
Circulación del agua de refrigeración de la bomba de vacío en la Contiflow y en la desaireación en caliente durante el tratamiento térmico del producto
EquiTherm Coldfill para el llenado en frío de latas

Calor y frío entre líneas

El potencial de ahorro de agua es aún mayor si se engloba toda la línea, explica Norbert Ottmann: “En teoría, es posible optimizar cada parte de la línea por separado, pero juntando varios módulos sueltos, estos se complementarán y, con las sinergias, se obtendrá un resultado todavía mejor”, explica Norbert Ottmann, experto técnico en sostenibilidad y eficiencia energética. Esto, a su vez, permite ahorrar agua en el tercer punto mencionado anteriormente. Estos conceptos suelen ser muy personalizados y se desarrollan junto con el cliente en el marco de una reunión.

Ejemplos de sinergias que ahorran agua

Embotellado a mayor temperatura en la cervecería: la energía térmica de la lavadora se utiliza para precalentar la cerveza. La refrigeración de las botellas a la salida de la lavadora requiere menos agua. Además, se forma menos condensación en los envases llenos debido a que el llenado se realiza a una temperatura superior.
Un proyecto de cervecería en una región muy cálida utiliza cerveza fría como fluido refrigerante. De este modo, se obtienen efectos sinérgicos que permiten ahorrar agua en la lavadora, por ejemplo.
Llenado en frío de productos carbonatados: se forma condensación en los envases, que se encuentran a una temperatura de entre ocho y diez grados, por lo que habrá que calentarlos antes de etiquetarlos. En este caso ayuda el EquiTherm Coldfill de Krones. Una bomba de calor absorbe la energía frigorífica de la mezcladora y la lleva a un nivel de temperatura superior para poder suministrársela al túnel de calentamiento. Además del considerable ahorro energético, el consumo de agua del refrigerador también se reduce en un 60 por ciento como máximo.
En las líneas de latas, la enjuagadora es uno de los mayores equipos consumidores de agua. Aunque solo repercute mínimamente en la calidad del agua. El agua de enjuague puede reutilizarse muy fácilmente, por ejemplo, como agua de proceso para el pasteurizador, para el rociado de latas o para el sistema de lubricación de la cinta transportadora. Puede reciclarse hasta el 90 por ciento del agua de enjuague, lo que reduce el consumo de agua fresca de la línea hasta en un 50 por ciento.
En algunos casos, el pasteurizador requiere una zona de refrigeración adicional en la salida para que los envases alcancen la temperatura de salida requerida. En lugar de liberar el calor al medio ambiente a través de una torre de refrigeración por evaporación, una bomba de calor se encarga de devolver el calor al pasteurizador. Esto reduce la demanda primaria de energía y de agua de la máquina. La viabilidad o no de una solución de este tipo dependerá de la relación entre la temperatura de entrada y salida de los envases.