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Mar 07, 2023

Cómo los procesadores de alimentos pueden gestionar con éxito el agua y los servicios públicos

El agua de descarga es un área a la que los procesadores deben prestar atención tanto

El agua de descarga es un área a la que los procesadores deben prestar atención tanto por motivos de eficiencia como normativos, como el fósforo de los antiincrustantes que llegan al agua de descarga. US Water ha desarrollado PhosZero, un antiincrustante que no utiliza fósforo; esta imagen es de agua de descarga sin fósforo.

Foto cortesía de US Water

En un edificio de oficinas, hay todo tipo de formas de reducir el uso de energía y agua.

El uso de la luz del día y el aire exterior puede reducir los costos de energía y HVAC. Los aireadores en lavabos e inodoros de bajo flujo pueden reducir el uso de agua. Los puntos de ajuste de HVAC se pueden elevar para participar en programas de respuesta a la demanda, las regletas de enchufes se pueden apagar al final del día para evitar que el equipo siga consumiendo energía y los lavavajillas de alta eficiencia en la sala de descanso pueden reducir el uso de agua.

Pero en las instalaciones de procesamiento de alimentos, las demandas de producción hacen que la eficiencia de la energía y el agua sean desafíos completamente diferentes a los de otros tipos de instalaciones, lo que significa que los procesadores deben ser creativos cuando intentan mejorar la gestión de sus servicios públicos, ahorrar dinero y cumplir con los objetivos de sostenibilidad corporativa. .

La comparación del edificio de oficinas se aplica en un área importante: muestra cómo la energía y el agua deben pensarse de manera diferente en las plantas de producción de alimentos y cómo los procesadores deben defender las inversiones en equipos y capacitación, sin poder aprovechar algo. , como la nueva iluminación de oficinas, con un reembolso de seis meses.

Hay formas de ahorrar energía y agua en la producción, pero están subordinadas a las demandas de producción y los requisitos normativos. Si bien los edificios de oficinas deben cumplir con los códigos de construcción, ¿qué tan complejos son estos en comparación con los requisitos de FSMA, otras normas de seguridad y las demandas de los clientes de prácticas de producción que cumplan con ciertos estándares?

"No se puede dejar que los alimentos alcancen la temperatura de muerte solo para ahorrar energía", dice Warren Green, vicepresidente y gerente de ingeniería de procesos de Hixson.

Green considera los pasos involucrados en la producción de leche.

"Tiene que empezar frío, tiene que calentarse, luego, si es leche blanca tradicional, tienes que bajarla y refrigerarla de nuevo", dice.

Todo eso requiere energía y agua, y esas demandas crecen exponencialmente cuando comienzas a agregar todas las piezas del proceso de producción. Eso hace que la gestión y eficiencia de la energía y el agua sea una tarea abrumadora, pero no imposible. Los procesadores tienen opciones, y comprender cómo se pueden aprovechar esas opciones es fundamental para lograr ahorros en energía, agua y el dinero requerido por ambas cosas.

Probablemente lo haya escuchado un millón de veces, y por una buena razón: no puede administrar lo que no mide.

Lo más probable es que aplique este concepto a todos los aspectos de su producción, incluso si no lo expresa en esos términos. Mide cuántos de un producto en particular salen dañados de una línea de producción durante una ejecución para asegurarse de que está dentro de una tasa de falla aceptable. Mide cuánta capacidad tiene durante las horas pico y cuánto margen de maniobra tiene para expandir la producción si es necesario. Mide la cantidad de empleados que tiene en una línea de producción, cuántas horas trabajan y con qué pocas puede arreglárselas si las circunstancias lo exigen.

Mide todas esas cosas, para que pueda administrarlas, y sus servicios públicos no deberían ser diferentes. Comienza mirando sus facturas de servicios públicos y haciendo dos preguntas:

Eso suena bastante simple, y lo es. Pero ese es solo el punto de partida para preguntas más complejas, dice Steve Tapper, consultor de la industria de alimentos y bebidas de US Water. "En la mayoría de los casos, [los procesadores] conocen el agua que entra y sale, y no según sus aplicaciones", dice. "La mayoría de las plantas están considerablemente fuera de los requisitos mínimos y máximos, pero no lo saben porque no tienen una medición real".

Esto se aplica a la energía también. En ambos casos, es fácil averiguar la cantidad de electricidad, agua y gas natural que está utilizando. Pero, ¿cuánta electricidad consumen sus cintas transportadoras? ¿Cuánta agua estás usando para los lavados? ¿Cuánto gas natural usan sus hornos y secadoras?

Cuando puede responder esas preguntas, entonces tiene información que realmente puede usar para comenzar a encontrar eficiencias. Los equipos más antiguos eran una "caja negra", dice Phil Kaufman, gerente de tecnología energética de Rockwell Automation. Por lo general, no podía extraer ninguna información sobre la cantidad de energía que estaba usando, por lo que no podía desglosar el uso de energía en cada paso del proceso de producción.

Ahora, cada pieza de equipo en su planta probablemente tenga capacidad de generación de informes o, en el caso de maquinaria antigua, podría ofrecerla si se actualiza, y todos esos datos se pueden evaluar para ver cómo cada pieza demanda recursos y cómo todos esos recursos agregar.

"Ya sea una máquina, una bomba o una válvula, toda esta información ahora tiene algún tipo de contenido energético", dice Kaufman. "Entonces, ahora está obteniendo esta información, y el viaje es contextualizarla con la fabricación. Pasó de una caja negra a mucha información, y ahora la información necesita contexto".

Hay muchas maneras de aprovechar esa información, y van desde actualizar o maximizar las capacidades del equipo hasta ofrecer una mejor capacitación y enfocarse en el rol del operador. Pero todos comienzan desde el punto de medición, dice Brett Robison, líder comercial estratégico en la industria de alimentos y bebidas para US Water.

"Hay que medir", dice. "Tienes que medir la cantidad, y tienes que medir la calidad del agua que estás usando en cada aplicación. Una vez que hagas eso, entonces puedes priorizar las áreas de énfasis".

Identificar y abordar esas áreas de énfasis puede parecer desalentador, y puede ser abrumador pensar en cuántos componentes individuales hay en una planta de producción y cuánta electricidad, gas natural o agua podría estar usando cada uno. Pero si comienza con buenos datos, se vuelve mucho más fácil hacer una evaluación de qué tan eficiente es un proceso y cómo puede mejorarlo.

Por ejemplo, las regulaciones requieren que se use una cierta cantidad de agua dulce por ave procesada en las plantas avícolas. ¿Tienes los datos de lo cerca que estás de ese estándar? Obviamente no puedes estar por debajo de él, pero no tienes que estar un 25 por ciento por encima. O si un paso de eliminación requiere una temperatura de 180 °F, ¿va a 180 °F o 181 °F, o incluso más? Si puede precisar qué tan cerca está de las metas que tiene que alcanzar, entonces puede determinar si las está alcanzando de la manera más eficiente posible. Un grado adicional en un horno puede no parecer una gran diferencia, pero comience a pensar en cuánta energía adicional requiere durante todo un turno de producción, una semana laboral, un mes o un año, y se suma.

Otro elemento del aspecto regulatorio son los requisitos para elementos, como el agua de descarga, especialmente cuando se trata de materiales en el agua. Todas las regulaciones locales, estatales y federales requieren que el agua contenga "menos de X" cantidades de diferentes materiales, y garantizar que el agua no infrinja esas reglas puede requerir inversiones en energía.

"Cosas como el fósforo, por ejemplo, se regulan cada vez más", dice Robison. "Solo porque pudimos mantenerlo en 2 ppm durante una década al salir de la planta, tal vez [hipotéticamente] sea de 0,5 ppm el próximo año".

El fósforo es un ingrediente común en los antiincrustantes, y muchos estados prohíben cualquier descarga de fósforo, mucho menos de 2 ppm. US Water ha desarrollado recientemente un antiincrustante que no utiliza fósforo.

La descarga de fósforo es solo un ejemplo de cómo el potencial de un futuro endurecimiento de las regulaciones es otro argumento a favor de procesar algo como el agua de descarga de la manera más eficiente posible. Si las regulaciones van a ser más estrictas, no querrá quedar atrapado en un proceso que no es eficiente y que de repente le está costando mucho dinero, porque nunca se molestó en evaluar ese proceso.

Por lo tanto, el primer paso es asegurarse de alcanzar los objetivos requeridos de la manera más eficiente posible. El siguiente es echar un vistazo a sus procesos desde una perspectiva general y detallada para ver si hay algo que pueda hacer para mejorar su eficiencia general, y no solo decir: "Estamos cumpliendo con las regulaciones, por lo que estamos bien". ."

Desde una perspectiva general, puede comenzar con cosas como si puede cambiar parte de su producción a una hora diferente del día. Las horas de mayor demanda ejercen mucha presión sobre la red y generan grandes cargos en su factura de electricidad, entonces, ¿puede programar una corrida de producción para el segundo o tercer turno? O, si no puede hacer eso, ¿puede encontrar otras formas de reducir su consumo de energía durante las horas pico?

Dos gráficos de un informe técnico de Rockwell Automation que muestran la diferencia entre una operación de fabricación con grandes oscilaciones de eficiencia y otra que se centra en operaciones de alta eficiencia. Gráficos cortesía de Rockwell Automation

Tanto su empresa de servicios públicos como sus máquinas le ofrecerán datos para ayudarlo a evaluar su uso máximo. Las máquinas pueden decirte cuánto estás usando en cada parte del proceso; la utilidad puede decirle cuánto le está costando su uso durante esos momentos. Recibir un cargo de gran demanda por un aumento en el uso durante las horas pico puede costar literalmente miles de dólares.

"Solo el conocimiento y conocimiento de que esos cargos existen es algo así como el paso 1, y el paso 2 es '¿Hay realmente algo que podamos hacer sustancialmente en nuestras operaciones diarias?'", dice Hixson's Green. "Algunos simplemente no tienen ese lujo, y otros pueden tener un poco más de flotación en su horario donde pueden cambiar las cosas.

"Pero desde la perspectiva de un fabricante, si tienen un envío y tienen que hacer un producto, no dejan que un cargo por demanda se interponga en el camino. La producción es el rey, y tienen que ser capaces de hacer un producto cuando necesitan hacer un producto".

Una solución basada en equipos que puede ayudar son los variadores y motores de velocidad variable. Tener que poner en marcha un motor de 0 a 100 por ciento durante las horas pico es una pérdida de presupuesto. Aumentar la velocidad de una unidad de velocidad variable que ya está funcionando o solo tener que arrancar un motor de 0 a 20 por ciento es mucho más eficiente y costará mucho menos dinero. Al tener equipo de velocidad variable disponible, puede satisfacer las necesidades de producción o los aumentos repentinos en la capacidad requerida y al mismo tiempo tener cierto nivel de control sobre el costo de hacerlo.

Otra posibilidad es aprovechar las horas libres para hacer cosas, como la fabricación de hielo, incluso si no puede cambiar la producción. Al hacer hielo por la noche, durante los momentos de menor demanda, puede usarlo durante el día para ayudar a enfriar sin tener que hacerlo sobre la marcha.

Los nuevos equipos pueden ofrecer enormes ventajas en términos no solo de la información que pueden proporcionar, sino también de su eficiencia operativa. Pero eso lleva a un pequeño enigma para los procesadores de alimentos: si está comprando un equipo que tiene una vida útil esperada de 15 o 20 años, ¿seguirá siendo eficiente cuando se acerque al final de su tiempo de servicio?

La respuesta, como suele serlo, es "tal vez". Una gran inversión de capital ahora podría ser la mejor en términos de eficiencia y luego quedar obsoleta a la mitad de su vida útil esperada. Desafortunadamente, no hay forma de predecir si ese será el caso, por lo que los procesadores deben estar dispuestos a correr ese riesgo.

Incluso si una gran inversión de capital significa sacrificar algunas oportunidades de eficiencia en el futuro, existen otras formas de aprovechar al máximo su proceso de producción en general. Una secadora puede durar 20 años, pero otros componentes de la línea de producción no, por lo que pueden reemplazarse con opciones más eficientes a medida que llegan al final de su vida útil.

Todo eso significa que los procesadores deben hacer todo lo posible por adelantado para asegurarse de obtener un equipo que pueda ayudarlos a alcanzar sus objetivos de eficiencia en un período de tiempo razonable. Los datos son una gran parte de eso, por supuesto, y tener más disponible ayuda a que el negocio gaste más por adelantado para maximizar los ahorros a largo plazo.

Al presentar el caso de las actualizaciones, grandes o pequeñas, los procesadores pueden tomar algunas medidas para aumentar sus posibilidades de aprobación. El que le viene a la mente a la mayoría de las personas es poder mostrar un retorno de la inversión relativamente corto, porque a medida que más personas se familiarizan con las iniciativas de eficiencia y sostenibilidad, se vuelven más abiertas a la idea de "pagar más ahora, pero ahorrar mucho más con el tiempo". ." Cuando las personas que toman las decisiones financieras están abiertas a esa idea, tener una proyección respaldada por datos hace que sea más fácil vender gastar más dinero por adelantado.

"La gente todavía está tratando de tomar buenas decisiones comerciales, pero están tratando de basarse un poco más en los datos en su toma de decisiones", dice Robison de US Water. "Puede que entres en una planta antigua, pero tienen cinco equipos nuevos en los que acaban de invertir millones y millones de dólares. Bueno, a veces tienes que trabajar con lo que tienes; a veces , es posible que deba elaborar un plan para decir: 'Este es un lugar en el que podríamos querer invertir capital en algún momento, porque aquí está el reembolso'".

El equipo, la recopilación de datos, la medición y la estrategia son todos importantes, pero cualquiera o todos ellos pueden arruinarse por operaciones ineficientes. Volviendo al ejemplo del edificio de oficinas, dar a los empleados acceso a los termostatos puede reducir las quejas, pero probablemente no le hará ningún favor a su factura de calefacción. Un concepto similar se aplica a las operaciones de la planta. La automatización y los controles pueden ayudar al administrar los elementos del proceso de manera eficiente, pero los operadores necesitan flexibilidad para hacer su trabajo. Para evitar que eso arruine sus mejores planes, debe evaluar cómo los operadores hacen su trabajo no solo desde el punto de vista de la eficiencia de la producción, sino también desde el punto de vista de la eficiencia de los recursos, dice Kaufman.

"Cada operador es diferente", dice. "Aunque hay mucha automatización, todos configuran y modifican las cosas de manera diferente. Descubrimos que diferentes operadores son muy buenos en su trabajo, y luego descubrimos 'oh, dejan todo encendido durante los almuerzos'", lo que desperdicia energía.

"Queremos que todos sean como Joe [como operador], pero cuando observamos la energía, queremos que todos sean como Nancy".

La capacitación es clave para asegurarse de que sus operadores estén imitando las mejores partes de Joe y Nancy. La capacitación en eficiencia operativa ayuda a garantizar que no pierdan tiempo o recursos agregando o duplicando pasos, y la capacitación en eficiencia energética ayuda a asegurarse de que entiendan cuándo apagar el equipo o tomar otras medidas para garantizar que no se desperdicien los recursos.

Además, asegúrese de que su documentación de procedimientos operativos incluya aspectos energéticos.

Los procesadores que dedican tiempo y esfuerzo para operar de manera eficiente verán resultados reales en términos de cumplir con los objetivos y los requisitos reglamentarios.

Para más información:

Hixson, www.hixson-inc.com US Water, www.uswaterservices.comRockwell Automation, www.rockwellautomation.com

Casey Laughman es el ex editor en jefe de la revista Food Engineering. Tiene casi dos décadas de experiencia como escritor y editor de publicaciones comerciales y de la corriente principal. Pasó varios años como escritor y editor de dos servicios de noticias antes de convertirse en editor de una publicación legal y editor gerente de una revista comercial que cubría el mercado de instalaciones comerciales.