Mejoras al proceso tecnológico de la harina de trigo, mediante el uso de tecnologías limpias

La Producción Más Limpia (PML) constituye un enfoque diferente para la gestión ambiental. Las medidas derivadas de estos programas van dirigidas hacia la mejora continua de los procesos enfocados fundamentalmente en evitar la generación de residuos y emisiones, disminuir el consumo de materias primas, materiales auxiliares, agua y energía para contribuir así a la elevación del desempeño ambiental y económico de una organización.(1) Las industrias dedicadas a la molinación de cereales se caracterizan principalmente por emitir volúmenes de polvo a la atmósfera que deben ser controlados con vistas a preservar el cuidado al medio ambiente. Este estudio tuvo como objetivo Identificar Oportunidades de Mejoras para reducir el nivel de emisiones de polvo a la atmósfera mediante el uso de nuevas tecnologías en las etapas fundamentales del proceso. Del análisis se concluyó que las etapas del proceso de elaboración de harina de trigo con mayor impacto medio ambiental son la descarga y el empaque debido a las emanaciones de polvo que se emiten a la atmósfera. La industria trabaja en la introducción de PML mediante la ejecución de inversiones cuyo resultado contribuye a reducir las emisiones al medio ambiente. Además, se identificaron Oportunidades de mejora que están basadas en la solución a deficiencias tecnológicas que provocan contaminaciones al medio ambiente.

ABSTRACT

Cleaner Production (PML) is a different approach to environmental management. The measures derived from these programs are directed towards continuous process improvement focused mainly on preventing the generation of waste and emissions, reduce consumption of raw materials, auxiliary materials, water and energy to contribute to raising the environmental performance and economic of an organization. (1) the industries engaged in grain molinación are characterized mainly by issuing volumes of dust into the atmosphere to be controlled in order to preserve the environmental care. This study aimed to identify improvement opportunities to reduce emissions of dust into the atmosphere through the use of new technologies in the fundamental stages of the process. From the analysis it was concluded that the stages of development of wheat flour with greater environmental impact are unloading and packaging due to the emission of dust emitted into the atmosphere. The industry is working on the introduction of PML by executing investments resulting helps reduce environmental emissions. In addition, opportunities for improvement that are based on the solution to technological deficiencies that cause pollution to the environment were identified.

Palabras claves:

*producciones más limpias—–Cleaner production

* producciones más limpias en empresas——Cleaner production in enterprises

*impactos ambientales—–environmental impacts

*tipos de impactos ambientales——-Types of environmental impacts

*impactos ambientales en la molinería de cereales—–Environmental impacts in milling grain

*molinería de cereales——Milling grain

*impactos ambientales y cambio climático en la producción de alimentos—-Environmental impacts and climate change on food production

Fundamentación teórica

La Producción Más Limpia (PML) constituye un enfoque diferente para la gestión ambiental. Las medidas derivadas de estos programas van dirigidas hacia la mejora continua de los procesos enfocados fundamentalmente en evitar la generación de residuos y emisiones, disminuir el consumo de materias primas, materiales auxiliares, agua y energía para contribuir así a la elevación del desempeño ambiental y económico de una organización. (1)

La propuesta de la Producción Limpia reconoce que la mayor parte de nuestros problemas ambientales –calentamiento global, contaminación tóxica, pérdida de biodiversidad– es causa de la manera y el ritmo con que producimos y consumimos recursos. El objetivo de la Producción Limpia es satisfacer las necesidades de la sociedad a través del uso eficiente de la energía y la utilización de materiales renovables y libres de peligros, que no afecten la biodiversidad. (2)

La PML favorece la protección ambiental sin contradecir el desarrollo económico. Como consecuencia, dentro de las alternativas para la prevención de la contaminación se establece que la reducción de emisiones se puede lograr en la fuente mediante la modificación del proceso que a su vez se puede alcanzar con las nuevas tecnologías. (1) Este planteamiento está basado en lo expuesto en la figura 1.

Figura. 1. Alternativas para la prevención de la contaminación.

La producción de cereales representa un subsector de gran importancia dentro del sector agrario de cualquier país. Los impactos ambientales asociados a esta industria están identificados por:

• emisión de polvo

• molestias por ruidos

• peligros por explosiones de polvo e incendios

• molestias por malos olores a pequeña escala

• emisión de gases a partir de la utilización de combustibles empleados en la generación de energía eléctrica

• aprovechamiento de residuos y/o eliminación de desechos

La molinería del trigo es una actividad comercial en auge. La industria al igual que otras en nuestro país se ha venido desarrollando aparejado al progreso científico-técnico, creándose nuevas perspectivas y elaborando cada vez harina de mayor calidad.

En todas las industrias que manejan productos granulados y en polvo, la aspiración y el filtrado de aire son necesarios no sólo para evitar la emisión de polvos al medio ambiente, sino también para recuperar un alto porcentaje de producto que de otra manera se desecharía.(3)

Los subprocesos fundamentales para el control de las emanaciones de polvo a la atmósfera son la prelimpia y el empaque. La prelimpia tiene como objetivo la separación de las impurezas groseras y el polvo. Aunque se hace necesario además, controlar otras etapas del proceso en las cuales pueden suceder averías que conlleven a que ocurran derrames de producto con la consecuente emanación de polvo.

Un sistema eficiente de prelimpia del cereal garantizaría la disminución de las emisiones de polvo a la atmósfera y por consiguiente del peligro de explosión e incendio. Además, propiciaría el buen funcionamiento del equipo instalado y la disminución de los costos por roturas y mantenimiento de los equipos ya que impediría la entrada de las partículas groseras al sistema.

En el mundo se utilizan sistemas de aspiración de alta eficiencia para la separación de impurezas livianas que además poseen un sistema de recirculación interno del aire donde solo una parte del aire utilizado en la limpieza del producto es eliminado y filtrado en el ciclón o filtro de mangas.

Se estima que en la industria en un año se generan aproximadamente 1018.5 t de polvo. ¿A dónde va ese polvo? Puede ser reincorporado al sistema, si se cuenta con un sistema de aspiración efectivo o puede ir a la atmósfera si no se controla eficazmente el proceso o si no se cuenta con la tecnología adecuada.

No obstante los progresos tecnológicos experimentados, aún persisten debilidades tecnológicas que provocan afectaciones en cuanto a la conservación y cuidado del medio ambiente. Es por ello que el interés de realizar el siguiente proyecto es analizar el proceso de elaboración de harina de trigo con el objetivo de encontrar opciones de mejora que contribuyan a reducir los daños al medio ambiente.

Objetivo General

Identificar Oportunidades de Mejoras para reducir el nivel de emisiones de polvo a la atmósfera mediante el uso de nuevas tecnologías en las etapas fundamentales del proceso.

Objetivo Específico

• 1. Analizar teórica y metodológicamente los impactos ambientales en el proceso de elaboración de harina de trigo.

• 2. Caracterizar las condiciones de la industria para el proceso seleccionado.

• 3. Proponer opciones de mejoras que contribuyan a reducir el nivel de contaminación ambiental.

Para valorar las condiciones y el trabajo realizado en materia medioambiental de la empresa se realizó una evaluación interna utilizando elementos de la NC ISO 14001: 1998. Sistemas de Gestión ambiental. Especificaciones y directrices para su uso. Auxiliándose además, de: Ley No. 81 del Medio Ambiente, NC 521:2007. Vertimiento de Aguas Residuales a la zona costera y aguas marinas-Especificaciones y la NC 229:2002. Seguridad y Salud en el Trabajo-Productos Químicos Peligrosos-Medidas para la reducción del riesgo.

El estudio se enmarcó en la industria con mayores producciones de la empresa. Con el objetivo de obtener los argumentos necesarios para realizar la investigación se utilizaron las informaciones emitidas por los productores, las cuales son recepcionadas por la Empresa con frecuencias: mensual (Plan de Acción de Enfrentamiento a la Contaminación de las Bahías) y trimestral (Cumplimiento de los objetivos). La herramienta fundamental del estudio fue el Diagrama de Ishikawa.

El procedimiento que se siguió se muestra a continuación:

La fábrica principal productora de harina de trigo, en el 2014 produjo 166002.7 t. La instalación está conformada por dos Molinos, I y II. El cereal utilizado para la molinación, se descarga directamente de los buques a razón de 1500 t por hora y es almacenado en la batería de silos.

Tiene incluido dentro de su política y estrategia la certificación de un Sistema Integrado de Gestión en la que se incluye el medio ambiente. Con una frecuencia trimestral chequea los objetivos establecidos para avanzar en la gestión ambiental.

Diagrama de Flujo de la Harina de Trigo

El Diagrama de Flujo de la producción de Harina de Trigo se puede consultar en el Anexo 1.Los principales impactos ambientales generados por esta industria están identificados por:

• emisión de polvo

• molestias por ruidos

• aprovechamiento de residuos y/o eliminación de desechos

• Emisión de polvo a la atmósfera:

Derivado del análisis de los subprocesos del diagrama de flujo, se obtiene que las etapas con mayor impacto en la emisión de polvo son: la descarga de cereales y el empaque. Aunque se identifican otras etapas que debido al deterioro tecnológico provocan derrames como es el caso del área de las turbocernidoras y el filtro de aire.

• La descarga de cereales:

El objetivo de este proceso es descargar el cereal que llega en los barcos para su traslado a los silos de almacenamiento.

El transportador se encuentra instalado en el muelle, la materia prima es seleccionada y depositada en la banda transportadora que lo lleva hasta la torre de transferencia para trasladarlo al elevador de cangilones en el cual al final hay situado un imán, que realiza la función de ir separando todo el material ferroso que acompaña a la materia Prima.

Por un bajante, los cereales ruedan por gravedad hasta la tolva de recepción . El proceso cuenta con un sistema de aspiración mediante el cual son separadas todas las partículas livianas (paja, polvo, etc.) siendo enviadas a la tolva de resto de limpia. El deterioro de la tecnología de este proceso provoca la principal emanación de polvo a la atmósfera así como de subproductos.

Un sistema eficaz de prelimpia garantiza el buen funcionamiento del equipamiento tecnológico instalado, disminuye los riesgos por explosión, el gasto de enería eléctrica así como los costos por rotura y mantenimientos.

• Proceso de Molinación del trigo:

La harina de trigo es el producto polvoriendo y ligeramente granuloso, de color blanco cremoso tenue, obtenido a partir de procedimientos de molienda y cernidos sucesivos de granos de trigo común sanos y debidamente acondicionados , en los que se separan parte del salvado, el germen y el resto(endospermo), se muele hasta obtener un tamaño de partícula adecuado.

El proceso de molinación se divide en tres etapas: limpieza y preparación del grano, molienda y cernido; mezcla (almacenamiento del producto terminado y entrega).

Limpieza y preparación del grano:

En esta etapa, el trigo pasa por diferentes subprocesos con el objetivo de separar todas las impurezas sin dañar la integridad del grano obteniendose como resultado un endospermo listo para la molienda.

Inicialmente el trigo pasa por un equipo magnético en el cual son separadas todas las partículas ferrosas. Luego, llega al Vibro-separador que está constituido por dos pisos de tamices , uno separa las impurezas gruesas y el otros las finas y el polvo. De ahí , pasa a la Seleccionadora de gravedad (despedradora) con la cual las piedras y los granos más pesados quedan en el tamiz mientras que la fracción del grano más ligera flota en la superficie permitiendo al flujo de aire efectuar la primera separación, de esta forma quedan removidas el polvo, las pajas y las cáscaras. Estas partes ligeras son decantadas y descargadas por medio de una válvula. El trigo pasa a la Limpiadora Horizontal Intensiva y luego a una tarara vertical de aspiración de recirculación donde son separadas las partículas ligeras que quedaron de los subprocesos anteriores y finalmente, el trigo cae por gravedad en el elevador mediante el cual se transporta hasta las tolvas de remojadura.

Remojadura

Tiene como objetivo acondicionar el cereal para la molienda, obteniéndose como resultado un mejor aprovechamiento de la materia prima y un producto terminado con buena calidad. Debido a que durante este proceso la corteza de la celuzosa se ablanda aumentado sus propiedades plásticas facilitando el desprendimiento del endospermo y reduciendo las posibilidades de pulverización del salvado.

Para lograr un acondicionamiento uniforme, es necesario que la limpieza del trigo se haya realizado correctamente debido a que la cantidad de agua a adicionar en esta etapa depende del porciento de humedad del trigo indicado por un Humectador intensivo que determina caudal, humedad, temperatura y peso por hectolitro. Si el trigo llega con impurezas introduce un error en el cálculo y como consecuencia se toman desiciones erradas sobre cantidad de agua a adicionar y tiempo de reposo. Es decir , un error introduciría una ineficiencia en el proceso que se traduce en un sobreconsumo de agua y de energía (puede ser que adiciones más agua en la I remojadura, afectas la calidad de la materia prima y sobreconsumes el recurso natural).

Molienda y Cernido

Durante la molienda se separa el salvado de la parte harinosa. El trigo se tritura en diferentes pasajes donde se obtienen productos intermedios (sémolas) y productos finales (harinas y subproductos). La molienda es un conjunto de operaciones compuestas por trituraciones (bancos), clasificadores y por un grupo de bancos que reducen el tamaño de la sémolas compuestos por gruesos y finos. La harina y los subproductos pasa a sus respectivas tolvas de almacenamiento para su posterior empaque.

Los Cernidores o Plansichter, separan las sémolas, semolinas, aflecho y harina a través del tamizado de los productos provenientes de los bancos de cilindros. La parte inferior del equipo está dotada de mangueras en tejido que siguen el movimiento rotatorio y que ligan los canales con el resto de las máquinas, estas mangueras están provistas de tapas que cuando por la velocidad de rotación se desprenden causan derrames de productos y por tanto las consecuentes emanaciones a la atmósfera.

La transportación de los productos obtenidos en la molienda y cernido se efectúa por transportación neumática en la cual intervienen:

• Ventilador de alta presión con silenciador de aire a la atmósfera

• Ventilador de baja presión

• Esclusas, se utilizan para la salida de productos de los ciclones decantadores y hermetiza la pérdida de aire.

• Ciclonetas, separan los productos del aire

• Filtros, son equipos provistos de mangas, las cuales son las encargadas de que el aire salga limpio a la atmósfera y que el producto se reincorpore al flujo tecnológico. Las mangas constan de limpieza automática con aire.

• Tomas neumáticas, tubos de transporte de acero trefilado dotado de curvas, bridas de goma con abrazaderas de fijación y tubos de inspección.

Empaque

Se ensaca la harina almacenada en las tolvas. La harina extraída de las tolvas mediante dos roscas sinfín pasa por el tubo cernidor y por medio de la rosca llega a la balanza de la máquina empacadora la cual abastece el saco, con la cantidad (toneladas) programada. La máquina empacadora tiene 4 bocas de sacos que se introducen en los mismos para descargar la harina.

• Molestias por ruidos

Las áreas en las que se producen mayores niveles de ruidos son las áreas en las que están ubicados los ventiladores y el piso en el que se ubican los bancos de molienda del cereal.

Dentro de las causas que provocan esta contaminación se encuentran:

• El uso de tecnologías que generan altos niveles de ruidos y obsolescencia de algunas partes de ellas.

• Deficiente empleo de elementos antivibratorios e insonorizantes en equipos, así como de materiales amortiguadores, absorbentes y aislantes en locales y máquinas

• Aprovechamiento de residuos y/o eliminación de desechos

El proceso de elaboración de harina de trigo se caracteriza por generar un elevado porciento de subproductos que están identificados como derivados del trigo(afrechillo, paja, etc), barreduras de harina(harina que se derrama al suelo de la instalación producto de averías) y el resto de los residuos sólidos (papel, sacos dañados, cartón, ceites usados, etc)

En el 2014, el total de subprodutos derivados del trigo y de barreduras se comercializaron con destino consumo animal. El resto de los residuos sólidos se comercializa con Materias Primas .

Los residuos líquidos son vertidos al Sistema de Tratamiento de residuales, el cual es objeto de una inversión que pretende rehabilitar y poner en marcha el sedimentador y el pozo de planta de tratamiento. Debido a que esta planta de tratamiento no está funcionando correctamente, está incluida dentro del Programa de Enfrentamiento a la Contaminación de las Bahías, unos de los programas ambientales priorizados por la alta dirección del país. Para el cual hay elaborado un Plan de Acción en el que se citan las acciones llevadas a cabo para reducir los niveles de contaminación vertidos a la bahía.

• Diagrama de Ishikawa.

El Diagrama de Ishikawa se utilizó para identificar cuáles son las variables que influyen de una manera más marcada en la generación de daños ambientales. La espina principal fue Daños Ambientales y las variables de mayor impacto fueron: Equipamiento del Proceso Tecnológico, los Recursos Humanos, Compromiso de la alta dirección, el Financiamiento, la ubicación de la instalación y el conocimiento de las Leyes y Regulaciones en materia medio ambiental. Las variables seleccionadas a nuestro juicio, con mayor influencia fueron: Equipamiento Tecnológico y Financiamiento. En la figura 2 se muestra lo antes expuesto

Figura2. Diagrama de Ishikawa.

• Variables identificadas como las de mayor influencia

• Equipamiento del Proceso Tecnológico

El equipamiento del proceso tecnológico tiene una influencia marcada en la emisión de contaminantes a la atmósfera. En el acápite 2 se analizó el flujo de proceso para esta industria y quedaron identificadas las etapas de mayor impacto y las causas por las cuales se pueden producir afectaciones.

En esta industria para seguir la estrategia de la incorporación de Producciones Más Limpias es necesario reducir la fuente contaminante mediante la introducción nuevas tecnologías y la selección de nuevas alternativas (sustitución de sustancias tóxicas).

Este tipo de industria se caracteriza por utilizar compuestos fumigantes como insecticidas, debido a la gran cantidad de cereal que se almacena, los cuales suelen ser altamente tóxicos. Sin embargo, en este centro productor se está utilizando un tipo de tratamiento biológico que evita el uso de sustancias tóxicas y garantiza que la materia prima almacenada se mantenga en las condiciones sanitarias y con la calidad requerida para su procesamiento.

En cuanto al equipamiento tecnológico, en el mundo se utilizan alternativas tecnológicas que contribuyen a minimizar o evitar la contaminación ambiental pero aplicarlas depende 100% de financiamiento.

• Financiamiento

Como se mencionaba en los análisis anteriores, la mitigación de los daños ambientales en esta industria depende en gran medida de financiamiento. La solución a esta dificultad, cuando es común a los problemas tecnológicos que afectan la productividad de la empresa, pues, tienen una ventaja porque en la planificación del presupuesto salen reflejados tanto en el Plan de producción como en el de mantenimiento identificándose como una inversión que requiere en todos los casos de importación y en algunos casos se logra que aprueben el presupuesto necesario.

Aunque medio ambiente, cuenta con una planificación de presupuesto destinada a esta actividad, generalmente padece de que el dinero aprobado para ejecutar sea muy escaso por lo que para esta industria sólo se ha logrado comenzar en este año a ejecutar presupuestos destinados contratación de Asesorías que realicen diagnósticos ambientales y para el pago de análisis de residuales.

Dentro de los financiamientos que están aprobados y en proceso de ejecución y que benefician el cuidado del medioambiente mediante la disminución de los niveles de emanaciones de polvo se encuentra la descarga de cereal debido al deterioro de la tecnología de este proceso.

El resultado de esta inversión propiciaría que en esta industria se logrará una Producción Más Limpia, puesto que mejorará en un 100% la eficiencia del proceso, por consiguiente estaría ahorrando energía, pues el deterioro enlentece el proceso de la descarga del cereal por lo que se consume más energía. Por otro lado, al no funcionarle correctamente el sistema de aspiración no se extrae la totalidad de las partículas livianas por lo que una parte de ellas es emitida al ambiente.

Otro de los procesos inversionistas que se están llevando a cabo y que benefician al medio ambiente es el referido a la puesta en marcha del Sedimentador y la habilitación del pozo de la planta de tratamiento de residuales.

Propuestas de Mejoras Tecnológicas que requieren de financiamiento y disminuyen las emisiones al ambiente

• Garantizar el buen funcionamiento de los filtros de aspiración.

• Ubicar dispositivos neumáticos en la boca de las mangas de la cernidora a modo de alarma para tomar acciones correctivas cuando se suceden derrames en este subproceso.

• Invertir en un sistema de aspiración de aire central que purifique el aire emitido a la atmósfera y reincorpore el polvo al proceso.

• Invertir en el aislamiento de los equipos que generan los altos niveles de ruidos así como en piezas amortiguadoras y anti vibradoras.

• Continuar el seguimiento de las acciones para enfrentar la contaminación de las bahías.

• Capacitar y culturizar a los recursos humanos en materia medio ambiental.

• Trabajar en la implementación de un Sistema de Gestión Ambiental.

Conclusiones

• Las etapas del proceso de elaboración de harina de trigo con mayor impacto medio ambiental son la descarga y el empaque debido a las emanaciones de polvo que se emiten a la atmósfera.

• La industria trabaja en la introducción de PML mediante la ejecución de inversiones cuyo resultado contribuye a reducir las emisiones al medio ambiente.

• Se identificaron Oportunidades de mejora que están basadas en la solución a deficiencias tecnológicas que provocan contaminaciones al medio ambiente.

Referencias bibliográficas

• 1. SERRANO, J.M. (coordinadora). "Protección ambiental y Producción + Limpia". Universidad de La Habana. Tabloide: Parte 2. Editorial Academia. La Habana, 2006,16p.

• 2. GREENPLACE. "Producción Limpia". [en línea]. Disponible en: http: //www.greenpeace.org/argentina/es/campanas/contaminacion/produccion-limpia/.[consulta: abril 2015].

• 3. PRILLWITZ. "Aspiración y filtrado de aire". [en línea]. Disponible en: http://www.prillwitz.com.ar/_aspiracion_y_filtrado_de_aire.htm. [consulta: abril 2015].

• 4. ESTRUCPLAN. "Impactos Ambientales y Actividades Productivas. Molino de cereales". [en línea]. Disponible en: http://www.estrucplan.com.ar. [consulta: abril 2015].

• 5. FELIPE, L. "Seguridad industrial y minera: Aspectos Estratégicos para el control pasivo del ruido". [en línea]. Centro de Estudios de Innovación y Mantenimiento (CEIM/ISPJAE).14 de julio 2001. Disponible en: http://www.ispjae.cu/centros/ceim/ceim. [consulta: abril 2015].

• 6. OFICINA NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. Sistemas de Gestión ambiental. Especificaciones y directrices para su uso (NC ISO 14001: 1998). La Habana: ONN, 1998,28p.

• 7. OFICINA NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. Vertimiento de aguas residuales a la zona costera y aguas marinas — Especificaciones (NC 521:2007). La Habana: ONN, 2007, 15p.

• 8. OFICINA NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. Seguridad y Salud en el Trabajo-Productos Químicos Peligrosos-Medidas para la reducción del riesgo (NC 229:2002). La Habana: ONN, 2002, 30p.

• 9. CUBA, ASAMBLEA NACIONAL DEL PODER POPULAR. "Ley No. 81 Del Medio Ambiente". Gaceta Oficial de la República de Cuba. Edición Extraordinaria. La Habana 11 de julio de 1997. Año XCV, núm. 7, 47p.

Anexos

Anexo 1. Diagrama de Flujo de la Producción de Harina de Trigo

Autor:

Gretel Barreto San Germán