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Procesamiento de alimentos pulverulentos: una industria en constante evolución

MATCON Ltd. es especialista en el suministro de soluciones para la manipulación, manejo y procesamiento de productos pulverulentos, granulados, tabletas y otros materiales. Este artículo describe los cambios que se han producido en la industria alimentaria a raíz de las nuevas exigencias de los consumidores y la subsiguiente necesidad de adecuar sus instalaciones productivas.

Como consecuencia de las tendencias y demandas de los compradores y de la filosofía de producción Lean, en los últimos años ha habido un cambio radical en las instalaciones de fabricación de alimentos, reemplazando instalaciones de alto volumen y baja variedad de productos con altos niveles de automatización por plantas con producciones más flexibles y ágiles:

  • Mayor variedad en los lineales del supermercado.
  • Tendencias alimentarias con ciclos de vida más cortos.
  • Influencias globales del gusto, creando aún más diversidad en los mercados locales.
  • Consumidores atraídos por la calidad, no por la cantidad.
  • Normas de seguridad industrial de alimentos más exigentes.

La población sigue creciendo y por tanto también la demanda global de producción de alimentos. El gran desafío al que se enfrenta el Director de Fabricación es "¿Cómo mantener e incluso mejorar la eficiencia y el rendimiento de producción cuando se tienen 100 en vez de 10 referencias de almacén (o “SKU”s), lo que probablemente implica manipular 200 en vez de 50 materias primas?".

La filosofía Lean, que se introdujo en la fabricación de automóviles y otras industrias hace décadas, juega una parte importante del rompecabezas, pero la tecnología innovadora y moderna es igual de importante. Este artículo se centrará en esta última, más específicamente en el sector alimentario y su proceso inicial de formulación de recetas.

La mayoría de los procesadores de productos alimenticios en polvo participan al menos en tres etapas del proceso: formulación, mezcla y embalaje. Esto se aplica tanto a productos que van de empresa a empresa (B2B) como a productos de bienes de consumo inmediato (FMCG). Desde la perspectiva fundamental Lean, es esencial que estos procesos puedan funcionar en paralelo y sin interferencias que pueden restringir la producción.

Este método de trabajo es a veces conocido como "procesamiento en paralelo" (ver Figura 1).

Figura 1Figura 1

Formulación de recetas

Es común encontrar una serie de silos a granel combinados con líneas de transporte neumático en plantas de alto rendimiento tradicionales. Este diseño atiende a los niveles más altos de automatización y el menor coste teórico por kilo procesado. Este enfoque, sin embargo, está disminuyendo en importancia y popularidad, ya que la flexibilidad, simplemente no se puede lograr.

Los sistemas alternativos que utilizan sacos, big bags y contenedores IBC rígidos están ganando popularidad. El rendimiento global de la planta es el factor más importante, y hay que determinar con sensatez qué nivel de automatización se aplica en esta área. Las plantas más pequeñas pueden "sólo" utilizar un módulo descarga de sacos para llenar manualmente los IBC rígidos (sin automatización), por lo que tales módulos deben incluir algunas de las características clave para lograr el rendimiento y la flexibilidad deseados, tales como:

  • Diseño cerrado y extracción de polvo para evitar derrames y polvos.

  • Consideración ergonómica para ayudar en todo momento y evitar lesiones personales.

  • Tamizado / pesaje para control de calidad.

  • Diseño de fácil limpieza, para permitir el cambio rápido entre recetas.

Figura 3Figura 3
Figura 2Figura 2

Un ejemplo típico de este módulo se muestra en la Figura 2. Mientras que un enfoque totalmente manual es la solución más rentable para las operaciones más pequeñas, está claro que existen ventajas al considerar algún tipo de automatización para hacer frente a un mayor rendimiento. Esto es especialmente cierto en las operaciones de varios turnos donde el coste de la mano de obra se multiplica por el número de turnos. Cómo y qué automatizar para conseguir el mejor retorno de la inversión posible es un reto muy complejo.

La mayoría de las operaciones de fabricación miran exclusivamente el volumen consumido de diversas materias primas y la decisión de automatizar se basa sólo en el volumen. Sin embargo, es igual de importante revisar la frecuencia de uso de cada materia prima. También se debe considerar la posibilidad de automatizar pesajes manuales más pequeños, que requieren mucho tiempo y dinero.

Para las operaciones que tienen una muy amplia variedad de recetas y materias primas, es muy común un Sistema de Formulación basado en IBC, ya que éste resulta más rentable y el aprovechamiento del espacio es más eficaz después de un examen más exhaustivo. A diferencia de un sistema con tolvas fijas y dosificación directa de los Bigbags, cambiar de una materia prima de un IBC a otro resulta muy rápido y fácil, con un mínimo o incluso sin tiempo de inactividad.

Los contenedores IBC de válvula cónica ofrecen la posibilidad de dosificar directamente desde el IBC sin necesidad de un alimentador secundario. Tal como se ha mencionado anteriormente, esto es vital para cambios rápidos entre recetas.

Durante la última década, se han suministrado entre 3 y 4 configuraciones estándares Estas alternativas se describen brevemente a continuación con el razonamiento y la justificación de por qué y cuándo utilizar cada versión.

Dosificación en IBC estático (simple, doble o cuadrados)

Figura 4Figura 4

Esta es la solución más sencilla técnicamente y la inversión más barata. Este sistema se utiliza típicamente en operaciones pequeñas/medianas, en las que el requisito de cambio no es tan frecuente. El pesaje se hace normalmente a nivel del suelo (por aumento de peso recibido en el IBC), pero si la precisión es muy importante también es posible la dosificación por pérdida de peso. Este concepto también proporciona un muy buen complemento a una solución de pre-mezcla como la que se discute más adelante (véase la Figura 3).

Dosificación moviendo el IBC mediante un carro móvil

Estos sistemas ofrecen una gran flexibilidad, ya que los IBC con las materias primas se pueden cambiar muy rápidamente, sin necesidad de limpieza, mediante una carretilla elevadora.

Son eficientes, ya que requieren un único dispositivo de dosificación que se desplaza con el carro móvil por la parte inferior de la unidad. Este sistema es libre de polvo gracias a la conexión alfa/beta de la válvula cónica entre el carro móvil de dosificación y los IBC de las materias primas; sin embargo, debido al hecho de que hay un único dispositivo de dosificación, el rendimiento se ve limitado con este sistema. Por lo general es capaz de producir 35 entre 3 y 5  lotes por hora (según el número de ingredientes).

Si se requieren más lotes, el sistema que se describe a continuación resulta más interesante (véase la Figura 4).

Dosificación de IBC mediante camino de rodillos y estaciones de descarga independientes

Figura 5Figura 5

En el pasado, un sistema de formulación a base de IBC no se habría considerado para operaciones de alto rendimiento.  Pero como se dijo al principio de este artículo, la diversidad y la necesidad de flexibilidad es cada vez mayor, y esto se ha traducido en un rápido y creciente interés en este tipo de sistemas. En contraste con el sistema anterior, la dosificación en numerosos IBC por lotes es posible con este sistema, que puede dosificar hasta un máximo de 10 lotes por hora.

En los países emergentes esta tendencia hacia este tipo de sistemas se verifica, por ejemplo en China donde la población con poder adquisitivo está creciendo a un ritmo excepcional (véase la Figura 5).

Mezclado

Figura 6Figura 6

Independientemente del Sistema de Formulación que se elija, en todos los casos es beneficioso minimizar el número de mezcladores maximizando la eficacia general de los equipos (OEE) para cada mezclador. Esto se ha hecho tradicionalmente mediante la aplicación de campañas de fabricación, sistema que no es en absoluto deseable desde una perspectiva Lean, ya que crea inventario pendiente de vender. Es más beneficioso emplear mezcladores con diseño de fácil limpieza, o que no necesitan ninguna limpieza en absoluto, como el mezclador IBC (véase la Figura 6).

Pre-mezcla

Muchos procesadores de alimentos hacen pre-mezclas de ingredientes pequeños y especiales, en general para lograr una homogeneidad adecuada (calidad) de la mezcla final, un mal necesario.

A menudo se pasa por alto que la pre-mezcla se puede emplear de manera positiva para ganar eficiencia dentro de la zona de la formulación de la receta. Si la misma receta se produce en 10 lotes consecutivos y hay 10 ingredientes pequeños (por ejemplo), entonces una pre-mezcla puede ahorrar unas 80 operaciones de pesaje (o 90 en el caso de utilizar un sistema de dosificación automatizada de la pre-mezcla).

Normalmente, el IBC mezclador tiene capacidad de sobras (ya que no se requiere limpieza entre lotes) así que no se necesitan equipos adicionales para conseguir los beneficios de la pre-mezcla.

Trazabilidad

Otro beneficio clave de utilizar IBCs para el procesamiento por lotes es la simple y segura trazabilidad un lote = un IBC. Para las operaciones más grandes, como la formulación de recetas automatizadas y quizás también la preparación de pre-mezclas, es vital contar con un sistema de seguridad del seguimiento de los IBCs utilizados. Este puede ser registrado en papel, pero cada vez más plantas equipan sus IBCs con identificación por radiofrecuencia (RFID); un sistema de gestión de la producción que además garantizar la trazabilidad de las recetas y los ingredientes, también optimiza el rendimiento general del sistema.

La aplicación del Lean manufacturing en la industria de alimentación y otras industrias de materiales pulverulentos tiene un largo recorrido. La tecnología mediante IBCs está disponible para poner en práctica esta teoría y proporcionar plantas de mezclado de lotes con bajos costes/kg de productos manufacturados.

Los mercados emergentes actuales como China, India y Brasil son muy conscientes de la eficiencia operativa. Por el contrario sus homólogos occidentales se concentran mucho más en la reducción del número de empleados y minimizar las inversiones para mantener el valor de las acciones de la empresa de cara a los accionistas.

Aunque los costes de mano de obra en la mayoría de los países emergentes son mucho más bajos que en Occidente, muchas empresas de esa zona han visto los retornos de inversión que trae consigo equiparse con maquinaria occidental: la mayoría de las plantas de proceso asiáticas están totalmente automatizadas con la mejor y más moderna tecnología occidental.

Por este motivo, los bajos salarios tienen un impacto mínimo en su base de costes; por tanto, estas empresas con interés hacia la cultura Lean serán capaces de fabricar productos de manera más rentable. La incapacidad de mejorar procesos productivos ineficientes en Occidente llevará de forma inevitable a la pérdida de puestos de trabajo a medida que las plantas de producción se trasladan  a estos otros países, una tendencia que puede contrarrestarse con una comprensión y visión correctos.

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