Proceso de Bebidas Carbonatadas y su Impacto Ambiental

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

PROCESO DE BEBIDAS CARBONATADAS Y SU IMPACTO AMBIENTAL

Curso

: Tratamiento de Aguas Ag uas Industriales

Docente

: ING. MG. NUNJA GARCÍA, José Vicente

Integrantes

: Cacha Rios, Lucio Collacci Llanos, Anggela

HUACHO – HUACHO – PERÚ 2012

PROCESO DE BEBIDAS CARBONATADAS CARBONATADAS Y SU IMPACTO AMBIENTAL Contenido I.

INTRODUCCIÓN.......................... .......................... ......................... .......................... ............... 3

II.

OBJETIVOS ........................ .......................... ......................... .......................... ........................ 4 2.1.

Objetivo General ......................... ......................... .......................... ......................... ....... 4

2.2.

Objetivos Específicos ........................... .......................... ......................... ........................ 4

III.

PRINCIPIOS TEÓRICOS ........................ .......................... .......................... .......................... .. 5

3.1.

El Agua Carbonatada ........................... .......................... ......................... ........................ 5

3.2.

Química y Física ........................... ......................... .......................... ......................... ....... 5

3.3.

Usos .......................... .......................... .......................... ......................... ........................ 6

3.4.

Materia prima.............................. ......................... .......................... ......................... ....... 6

IV.

V.

PROCESO EN LA ELABORACIÓN DE BEBIDAS CARBONATADAS ......................... ................... 8

4.1.

Tratamiento del Agua .......................... .......................... ......................... ........................ 8

4.2.

Preparación del Jarabe ........................ .......................... ......................... ...................... 10

4.3.

Elaboración de bebida terminada: Carbonatación........................... .......................... .... 11

4.4.

Proceso de Llenado – Envasado .................................................................................... 12

4.5.

Desempacadora y lavado de botellas ....................... .......................... .......................... 13

4.6.

Control de Calidad ........................... ......................... .......................... .......................... 13

IMPACTOS AMBIENTALES EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE BEBIDAS CARBONATADAS . 14 5.1.

Valoración de Impactos Causados por Residuos Generados en el Proceso Proceso Productivo ... 15

5.2.

Identificación de Fuentes y Residuos Generados......................... ......................... ......... 16

5.3.

Impactos Generados....................... .......................... ......................... ........................... 20

CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 22 RECOMENDACIONES .................................................................................................................... 23 Bibliografía .................................................................................................................................. 24 ANEXO ......................................................................................................................................... 25

Proceso de Bebidas Carbonatadas y su Impacto Ambiental

I.

Introducción

INTRODUCCIÓN

Las bebidas Carbonatadas o gaseosas son una consecuencia de los ensayos para producir aguas efervescentes semejantes a las de las fuentes naturales. Al cabo de algún tiempo se les agregaron saborizantes, y de ahí nacieron las diversas aguas y bebidas gaseosas, que son esencialmente agua cargada con dióxido de carbono a la que se ha añadido azúcar y algún ácido, una materia colorante y un agente de sabor. Para que se conserve el gas, se envasa la bebida gaseosa en recipiente herméticamente cerrado. La elaboración de bebidas carbonatadas consiste en un proceso de filtración, y formulación de jarabes de diversos sabores, en el cual la bebida atraviesa un proceso de carbonatación, y posteriormente es envasada para su comercialización y distribución. Debido al alto porcentaje de agua que se emplea en el proceso de producción de las bebidas gaseosas, la industria tiene especial cuidado a la hora de seleccionar la fuente de origen acuífera. En líneas generales, el sector de las gaseosas requiere que el agua cumpla con estándares de calidad más estrictos que los del agua potable en relación a su turbidez, los sólidos disueltos, materia orgánica, contenidos microbiológicos y alcalinidad. El segundo componente en importancia de las gaseosas lo constituyen los edulcorantes, que para el caso de las bebidas regulares es la sacarosa o azúcar común. Se utiliza, asimismo, gas carbónico o dióxido de carbono para darle la calidad "espumosa" o, si se prefiere, el efecto "burbujeante".

Univ. Nacional José Faustino Sánchez Carrión

E.A.P. Ing. Ambiental - VII Ciclo

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II.

OBJETIVOS

2.1.

Objetivo General -

2.2.

Objetivos

Presentar los pasos que se realizan en la elaboración de la bebida carbonatada y sus impactos ambientales.

Objetivos Específicos -

Identificar dentro del proceso los (el) puntos importantes para la elaboración de la bebida carbonatada.

-

Identificar dentro del proceso los puntos que generan más residuos y los impactos ambientales que ocasionan.



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III.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

3.1.

El Agua Carbonatada

Principios Teóricos

El agua carbonatada, conocida también como soda, es agua que contiene ácido carbónico (H 2CO3) que, al ser inestable, se descompone fácilmente en agua y dióxido de carbono (CO 2), el cual sale en forma de burbujas cuando la bebida se despresuriza. Cuando contiene un mayor contenido de minerales, por provenir de deshielo se la denomina agua mineral gasificada; si se obtienen los minerales artificialmente se la denomina agua gasificada artificialmente mineralizada. Históricamente, las primeras aguas carbonatadas se preparaban añadiendo bicarbonato de sodio a la limonada. Una reacción química entre el bicarbonato de sodio y el ácido cítrico del limón produce dióxido de carbono. De manera industrial el agua carbonatada se prepara añadiendo ácido carbónico y dióxido de carbono en una reacción exotérmica en tanques de almacenamiento a presión para que no exista despresurización y disociación de los minerales. De este proceso, sale como residuo carbonato de calcio. Como nota curiosa, es necesario resaltar que en algunos países se le da el nombre de soda o club soda al agua carbonatada cuando se le adiciona bicarbonato, en tanto que al agua carbonatada simple se le denomina agua con gas o agua gasificada.

3.2.

Química y Física

El dióxido de carbono disuelto en agua a una concentración baja (0,2% -1,0%) crea ácido carbónico (H2CO3 ), que hace que el agua tiene un sabor ligeramente amargo con un pH entre 3 y 4. Una alcalina de sal , tal como bicarbonato sódico, se pueden añadir al agua de soda para reducir su acidez . La cantidad de un gas como el dióxido de carbono que se puede disolver en agua es descrito por la Ley de Henry . El agua se enfría, de manera óptima a justo por encima de la congelación, con el fin de permitir que la cantidad máxima de dióxido de carbono para disolver en él. Una mayor presión de gas y menor temperatura de causar más gas a disolverse en el líquido. Cuando se eleva la



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temperatura o la presión se reduce (como sucede cuando un contenedor de agua carbonatada se abre,) dióxido de carbono sale de la solución, en forma de burbujas.

3.3.

Usos

El agua carbonatada a menudo se toma normal o mezclado con jugo de fruta . También se mezclan con bebidas alcohólicas para hacer cócteles , como el whisky con soda o el Campari con soda. Agua carbonatada con sabor también está disponible comercialmente. Se diferencia de las gaseosas en que contiene sabores (aromas de frutas ácidas por lo general, tales como limón , limón , cereza , naranja o de frambuesa), pero sin edulcorante. La forma más popular de agua carbonatada son las saborizadas, y se les llama comúnmente gaseosas o refrescos (aunque este nombre también se aplica a las que no son gasificadas). Éstos se venden ampliamente en todo el mundo. Entre las marcas más populares se encuentran Coca-Cola y Pepsi.

3.4.

Materia prima

En general, las materias primas empleadas en la elaboración de bebidas carbonatadas, además del agua tratada, son las que se listan a continuación. La cantidad a utilizar de cada una de ellas depende de la formulación de la bebida a preparar. 

Azúcar: Se denomina azúcar a la sacarosa, cuya fórmula química es C12H22O11, también llamado azúcar común o azúcar de mesa. La sacarosa es un disacárido formado por una molécula de glucosa y una de fructosa, que se obtiene principalmente de la caña de azúcar o de la remolacha. En ámbitos industriales se usa la palabra azúcar o azúcares para designar los diferentes monosacáridos y disacáridos, que generalmente tienen sabor dulce, aunque por extensión se refiere a todos los hidratos de carbono.



Gas carbónico: (Si se elabora bebidas gaseosas) El gas carbónico, cuya fórmula química es CO2, es un gas incoloro e inodoro, es además no inflamable y un poco ácido a la humedad. Se encuentra en una proporción de 325 ppm en la atmósfera. Se obtiene por fermentación, combustión o descomposición química o térmica de calizas.



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Dos aspectos a señalar es que es un elemento importante (junto al agua y la luz) para la fotosíntesis de las plantas y que el CO2 de la atmósfera es uno de los gases que provocan el llamado efecto invernadero en el planeta. El gas carbónico se emplea en muchos campos de la industria, la ciencia, etc. Entre los usos más frecuentes y conocidos se encuentran en la industria alimentaria, para darle efervescencia a las bebidas carbonadas y como conservante.

Concentrados o saborizantes  Aditivos alimentarios: Acidulantes: un acidulante se trata de una sustancia aditiva que se suele incluir en ciertos 



alimentos con el objeto de modificar su acidez, o modificar o reforzar su sabor. Por ejemplo, a las bebidas se les suele añadir con el propósito de modificar la sensación de dulzura producida por el azúcar. 

Persevantes: es una sustancia utilizada como aditivo alimentario, que añadida a los alimentos (bien sea de origen natural o de origen artificial) detiene o minimiza el deterioro causado por la presencia de diferentes tipos de microorganismos (bacterias, levaduras y mohos).



Edulcorantes

y

colorantes:

un sustituto del azúcar o edulcorante es un aditivo para los alimentos que endulza la comida y que usualmente tiene menor rendimiento energético que el azúcar. Algunos extractos del azúcar son naturales y algunos son sintéticos. Aquellos que no son naturales en general son conocidos como edulcorantes artificiales. (Acido cítrico, acido fosfórico, acido málico, benzoato de sodio, citrato de sodio y colorantes varios).



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IV.

Tratamiento del agua

PROCESO EN LA ELABORACIÓN DE BEBIDAS CARBONATADAS

El proceso de elaboración de un refresco podría imaginarse como un proceso sencillo y de fácil control, pero en realidad implica una gran cantidad de procesos intermedios y de una gran cantidad de maquinaria especializada para lograr una calidad uniforme en todos los productos que se elaboran. Si bien el proceso de fabricación no ha cambiado en lo esencial a través del tiempo, la maquinaria empleada sí lo ha hecho, principalmente en la tecnología utilizada para su operación a grandes velocidades. Una línea tradicional de producción de refrescos consta de los siguientes elementos básicos: -

Tratamiento de agua Preparación del jarabe Proceso de mezclado Carbonatación Proceso de llenado – envasado Empacamiento y lavado de botellas Control de calidad

4.1.

Tratamiento del Agua

Consiste en tratar el agua, si el agua es de pozo (subterránea, ubicada en la misma planta) se lleva a una cisterna general en donde se le agrega cloro de 2 a 3 ppm, en esta cisterna también puede encontrare agua proveniente de un distribución de agua local, y de ahí a través de un equipo de bombeo se lleva por unas tuberías para distribuirla en tres circuitos diferentes de acuerdo al uso que se le vaya a dar. De esta forma se tienen:

- Agua para servicio generales - Agua suavizada Que es pasada por una columna de zeolita para quitarle la dureza del agua de calcio y magnesio. Esta agua es destinada para el uso de: Enjuagues en las máquinas lavadoras de botellas y cajas. o Para calderas. o o Compresores de refrigeración, de aire, condensadores, etc. -

Agua Tratada Que es usada solamente para el embotellado y preparación de jarabes.



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Tratamiento del agua

Las principales impurezas se eliminan del agua por sedimentación simple. El agua cruda, a su vez, las impurezas presentes menores, dividido o coloidal, y se sometió a un proceso de clarificación. Clarificación comprende coagulación, floculación, sedimentación, filtración y después cloración. Esta agua se encuentra todavía en un proceso de ablandamiento o la desmineralización. Los principales pasos para la limpieza de agua, incluyen la cloración, ablandamiento, floculación y posterior separación de las partículas. El cloro destruye los microorganismos. La fuente de cloro utilizado para la limpieza de agua para bebidas no alcohólicas es el hipoclorito de sodio. La floculación es el proceso en el que las impurezas en suspensión, son capturadas por grandes escamas, formando partículas más grandes, la precipitación más fácil. Los agentes comúnmente usados para este propósito son sulfato ferroso o férrico, sulfato de aluminio o cloruro férrico. . Después de que el agua se almacena por largos períodos, siempre y con una cantidad mínima de 0,5 ppm de cloro residual. El filtro de carbón activo, o declorador, tiene como objetivo eliminar el cloro y los productos de desecho. El último paso de pulido es la filtración de agua, que se utiliza como elementos de filtro de cartuchos de celulosa. Se eliminan de micropartículas de carbón, como cualquier otro. Los análisis del agua deben ser hechos periódicamente en varias partes de la red. La desaireacion del agua se requiere para facilitar las operaciones posteriores de carbonatación y llenado, y para mejorar la calidad sensorial de la bebida al consumirla. Con bajos niveles de aire, la presión parcial que hay que vencer para disolver el CO 2 es menor y los problemas de espumado debidos al gas que escapa durante el llenado son menores. Los niveles altos de aire hacen que el CO 2 escape demasiado deprisa al dispensar la bebida, quedando una bebida con poco gas e insípido, y causando un deterioro más rápido durante el almacenamiento. El grado de desaireación necesario se calcula normalmente determinando antes el oxígeno disuelto. menos.



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4.2.

Preparación del jarabe

Preparación del Jarabe

Para la preparación de jarabe terminado se utilizan mezclas de jarabe simple de azúcar granulada y fructuosa en proporciones que varían de acuerdo al producto y a la carta de preparación del franquiciador. Estas proporciones se trabajan en kilogramos y se miden mediante un medidor de flujo másico. Por regla general, no deben pasar más de 4 horas entre el momento en que se agrega el azúcar al tanque de mezcla y el momento en que se agregan los concentrados.

Jarabe Simple Se obtiene agregando una cierta cantidad de agua tratada en un tanque de acero inoxidable, en donde se le vierte el azúcar granulada y para conseguir mayor disolución se dispone de un agitador que lleva en su parte inferior el mismo tanque. Posteriormente, el jarabe es bombeado hacia un filtro prensa o de platos horizontales en donde a través de medios filtrantes y auxiliar filtrante de tierra de diatomáceas se elimina del azúcar la hilaza de sacos, polvo o cualquier materia extraña que haya podido entrar en contacto con el azúcar o el envase. El azúcar granulada que se recibe en las plantas llega de diferentes ingenios y se recibe en sacos de 50 kg c/u se tiene destinada en cada planta un área como bodega de azúcar en donde es almacenada en tarimas de madera. La concentración óptima es de 60 º Brix. El jarabe se hace mediante los procedimientos siguientes: En el proceso en frío se prepara disolviendo el azúcar a temperatura ambiente. Este proceso utiliza equipo más sencillo y un menor gasto de energía, pero puede ser peligroso, ya que no se calienta, lo que puede haber microorganismos dañinos, en este proceso se añade ácido. Si bien el proceso consiste en calentar la mezcla de agua y azúcar, para facilitar la disolución de carbohidratos y eliminar los microorganismos. En el proceso de la acidificada caliente también se añade ácido al jarabe antes de o durante el calentamiento. Con la acidificación, la susceptibilidad al ataque microbiano es más baja Industrialmente, la obtención del jarabe simple, se realiza en habitación aislada, llamada xaroparia. En primer lugar, se utiliza el depósito de disolvente / hervidor de agua para disolver los cristales de azúcar en las proporciones adecuadas. Se utiliza en la mezcla, carbón activado, que es responsable de la clarificación del jarabe simple. Este tanque también se utiliza para favorecer la mezcla de carbón activado (clarificación de jarabe).

Jarabe Terminado Se agrega el concentrado al jarabe simple para obtener el jarbe terminado. Se almacena en tanques de acero inoxidable, adecuados para hacer una perfecta homogeneización de los componentes y evitar la presencia de aire.



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Carbonatación

En la preparación, la adición de los componentes debe ocurrir lentamente, y en secuencia: jarabe simple, conservante, acidulante, antioxidante, zumo de frutas, saborizantes, colorantes. Para la producción de dietas blandas algunos se debe tener cuidado, por ejemplo, los tanques deberán ser adecuados, y los edulcorantes que se mantendrán en lugares exclusivos. Para evaluar si esta listo, una muestra debe ser removido para evaluar la relación º Brix / ácido, que debe ser constante para garantizar el equilibrio de sabor. Los edulcorantes, acidulantes, colorantes y conservantes de adjuntan en el Anexo 1.

4.3.

Elaboración de bebida terminada: Carbonatación

El CO2 es el único gas apropiado para conseguir refrescos “chispeantes”. Su solubi lidad es tal que permite que se retenga a temperatura ambiente e incluso permite la liberación de un atractivo remolino de burbujas del cuerpo de la bebida cuando se agita suavemente. El gas es también inerte, no es tóxico, prácticamente no tiene sabor y está disponible en forma líquida a un costo razonable. En el equipo de refrigeración y carbonación

En quizá uno de los puntos neurálgicos de todo el proceso. Este equipo es el encargado de bajar la temperatura del producto a embotellar a casi cero grados Celsius, esto con el objeto de lograr una eficiente carbonatación o incorporación de gas carbónico en el producto que es el siguiente paso del proceso. El enfriamiento se logra a través de “deslizar” el producto en unas placas de acero inoxidable que

contienen amoniaco a alta presión que al estar en esta condición absorben el calor del líquido, logrando con ello el efecto deseado, sin que en ningún momento exista contacto entre el elemento enfriador ( amoniaco) y el producto a embotellar. Este proceso no es viable por efectuare dentro de tanques de acero inoxidable sujeto a altas presiones por saturación de gas carbónico. El papel fundamental del aparato carbonatador es conseguir un íntimo contacto entre el CO 2 gaseoso y el líquido que tiene que ser carbonatado. Los factores que determinan el grado de carbonatación son: -

La presión del sistema La temperatura del líquido El tiempo de contacto entre el líquido y el CO2 El área interfacial entre el líquido y el CO2



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Proceso de Bebidas Carbonatadas y su Impacto Ambiental -

Carbonatación

La afinidad del líquido por el CO 2 ( la afinidad disminuye según aumenta el contenido de azúcar) La presión de otros gases

El enfriamiento a 2 – 6 °C evita el uso de presiones muy altas cuando se carbonata hasta los niveles, a la vez que tiene ventajas en el embotellado. Equipo Proporcionador

Es en este equipo donde realmente se elabora el producto. Su función es la de mezclar en proporciones debidas el jarabe terminado (concentrado del producto a embotellar mezclado con un jarabe simple con alto contenido de endulzante) con agua saturada con gas carbónico. Este equipo de alta tecnología controla el flujo de producto hacia la llenadora y con base en ello prepara la cantidad exacta de líquido en cantidades tales que den como resultado el sabor deseado del producto a embotellar.

4.4.

Proceso de Llenado – Envasado

En proceso de producción comienza en el depaletizador donde se reciben las tarimas de lata vacía y se acomodan las latas para ser llevadas por medio de transportadores aéreos, hasta llegar al enjuagador e inmediatamente llega a la llenadora. Posteriormente se le pone la tapa que es sellada en la engargoladora. Llenadora / coronadora

Es la máquina más espectacular del proceso. Su función es l a de llenar a altas velocidades cada una de las botellas lavadas, podría decirse que es el cuello de la botella de las líneas, pues su labor es llenar en forma individual cada una de las botellas. Sus velocidades de operación varían, pudiendo llegar hasta llenar 800 botellas de 355 mL en un minuto. Su función además es la de cerrar, tapar y coronar a esta botellas Empacado

La última parte del proceso de fabricación es el encajonado de las botellas nuevamente a sus cajas rejas refresqueras para poder ser manipuladas eficientemente en el mercado al momento de su distribución. El proceso de empaque se realiza a través de una máquina que toma las botellas de los transportadores y las coloca en sus respectivas rejas conforme a la presentación a manejar.



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4.5.

Proceso de embotellamiento

Desempacadora y lavado de botellas

Este proceso se realiza paralelamente a los pasos anteriores descritos para luego acoplarse en el proceso de llenado y envasado

Es el equipo utilizado para sacar las botellas de sus cajas contenedoras y transferirlas a líneas transportadoras hacia el proceso de lavado. En tamaño del equipo y el método de desempacado varía en razón de la botella a manejar y del tipo de caja contenedora. La maquina lavadora de envases llega a manejar simultáneamente hasta 12 000 botellas durante un proceso que dura, dependiendo de la marca y modelo de la máquina, aproximadamente 20 minutos, sumergiendo las botellas en tanques de solución cáustica a altas temperaturas y enjuagándolas con chorros de alta presión hasta dejarlas en condiciones óptimas para su llenado conforme los estándares de calidad.

4.6.

Control de Calidad

El proceso de embotellado se realiza bajo estrictas normas de calidad establecidas por los franquiciadores de cada una de las marcas producidas. Primordialmente, el Control del Producto es llevar acabo las pruebas necesarias del producto y de la línea de embotellado y hacer cualquier ajuste que sea necesario para poder producir en forma constante un producto de alta calidad. El control del Producto comprende pruebas divididas en tres grupos principales: -

Las pruebas que se llevan acabo con las muestras de agua está trabajando correctamente. Las pruebas de control de jarabe y bebida, para asegurarse que el jarabe ha sido correctamente elaborado y que la bebida resultante está dentro de las normas requeridas. Las pruebas en la línea de producción, para asegurarse de que las unidades individuales, tales como la lavadora de botellas, el equipo carbonatador – enfriador, el proporcionador están trabajando eficientemente y que las proporciones de jarabe y agua son las correctas.

Las exigencias ha llevado al desarrollo de sistemas de control continuo o “en línea” de los

equipos, por lo que se usan ordenadores para llevar un control en tiempo real. Mediante este tipo de instrumentación se puede controlar de modo continuo: sólidos totales, acidez, color, claridad y grado de carbonatación. Todavía no se puede efect uar análisis microbiológicos “ en línea”, aunque métodos como la determinación de ATP hacen que se pueda detectar la posible

contaminación en una etapa muy temprana.



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Impacto Ambiental

Diagrama de Flujo

V.

IMPACTOS AMBIENTALES EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE BEBIDAS CARBONATADAS

Se entiende por Estudio de Impacto Ambiental el conjunto de estudios y sistemas técnicos que permiten estimar los efectos que la ejecución de un determinado proyecto, obra o actividad causa sobre el medio ambiente. Debe comprender, al menos, la estimación de los efectos sobre la población humana, la fauna, la flora, la vegetación, el suelo, el agua, el aire, el clima, el paisaje y la estructura y función de los ecosistemas presentes en el área previsiblemente afectada. Así mismo, debe comprender la estimación de la incidencia que la industria tiene sobre los elementos que componen el patrimonio histórico nacional, sobre las relaciones sociales y las condiciones de sosiego público, tales como ruidos, vibraciones, olores y emisiones luminosas, y la de cualquier otra incidencia ambiental derivada de su ejecución. Para producir 1 m3 de bebida no alcohólica se requiere de 2 a 2.5 m 3 de agua (agua potable, agua subterránea u otras fuentes). Asumiendo que las empresas consumieron agua en el rango mencionado, en el año 2001, para la producción de 199,558 m3 de bebida se utilizó entre 399,116 a 498,895 m3 de agua, y para la misma cantidad de bebida se requirió 259,425 kWh de energía eléctrica, aproximadamente. El principal problema ambiental que enfrentan las empresas de elaboración de bebidas no alcohólicas es el relacionado con sus descargas líquidas por el alto contenido de materia orgánica que éstas presentan. Esto se debe, principalmente, a la descarga de pérdidas de jarabe o bebida terminada, y de aguas residuales de lavado, limpieza y sanitizados.



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Impacto Ambiental

Generalidades El impacto ambiental generado por la industria de las gaseosas se caracteriza por no ser significativo respecto a los residuos sólidos y prácticamente nulos respecto a los de tipo gaseoso; el impacto ambiental de esta industria radica en los efluentes.

5.1.

Valoración de Impactos Causados por Residuos Generados en el Proceso Productivo

Específicamente, con respecto a los impactos causados por los residuos generados en la elaboración de bebidas gaseosas, se pueden considerar los siguientes factores: 



El factor de generación de efluentes se estima en 1.9 m 3 por cada 1000 botellas, aproximadamente. El factor de descarga biológica se estima en 1.24 kg. Por cada 1000 botellas.



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5.2.

Impacto Ambiental

Identificación de Fuentes y Residuos Generados en la Elaboración de Bebidas Gaseosas

El proceso de elaboración de bebidas no alcohólicas consiste básicamente en las operaciones que se muestran en la siguiente figura.

Como toda actividad industrial, las empresas de elaboración de bebidas no alcohólicas generan residuos sólidos, líquidos y gaseosos. En el siguiente cuadro se indica la fuente de generación de cada uno éstos y la forma en la que generalmente se disponen.

Operación

Descripción

Residuos Generados Los residuos corresponden a efluentes con contenido de:

Coagulación y Floculación: 

Tratamiento de Aguas para Proceso 

Adición de coagulante (los más comunes corresponden a sulfato de aluminio, sulfato ferroso, sulfato férrico) a un tanque con agua. Adición de cal (Hidróxido de Sodio) para reducir alcalinidad,




   

Materia orgánica generadora de turbiedad. Calcio insoluble. Hidróxido de magnesio. Hidróxido férrico. Ácidos húmicos de tipo


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

Impacto Ambiental

en caso de ser necesario. Formación de un precipitado gelatinoso que absorbe la materia orgánica ajena.



polifenólicos y polipéptidos, derivados de la tierra y de la turba. Alcalinidad.

Los residuos de tipo semisólido corresponden a:  

Lodos. Sedimentos correspondientes a lodos concentrados.

Los residuos de tipo líquido corresponden a efluentes con contenido de: 

Desinfección con y Remoción del Cloro



El principal objetivo de esta operación es la desinfección y limpieza del agua.





Carbonatado y Llenado



Adicionalmente, se presentan residuos en forma de acumulaciones de cloro en los filtros empleados.

Esta operación se puede realizar de dos maneras diferentes:

Aplicación de Saborizantes



Materia Orgánica. Sulfitos. Nitritos. Amoníaco.

Elaboración de un saborizante soluble en agua. Emulsificación del aceite.

Los elementos que constituyen las materias primas para esta etapa son: 





Jarabe Saborizado (Mezcla de todos los agentes e ingredientes excepto el gas carbónico). Agua, que representa el ingrediente mayoritario. Dióxido de Carbono, que representa el menor ingrediente


El principal residuo generado corresponde a uno de tipo líquido con contenido de: 

Aceites esenciales (saborizantes) insolubles en agua.

El principal residuo generado durante esta operación corresponde a derrames y fugas de:   

Jarabe saborizado. Agua carbonatada. Mezcla de jarabe saborizado con agua


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Impacto Ambiental

en peso pero el mayor en volumen.

carbonatada. Del tipo de equipo, especialmente de llenado, que se emplee depende el volumen de este tipo de residuo.

Existen tres principales métodos generales de combinación: 1. Llenado de los recipientes o contenedores con el jarabe saborizado, para una posterior adición de agua carbonatada. 2. Adición de jarabe saborizado a un volumen de agua. Posteriormente, dicha mezcla es transferida a los recipientes o contenedores por medio de una máquina de llenado. 3. Adición de dióxido de carbono a un volumen de agua, a la cual se le añade posteriormente el jarabe saborizado. Finalmente, esta mezcla es transferida a los recipientes o contenedores empleando una máquina de llenado.

Operaciones de Esta etapa presenta actividades de: lavado de botellas. Enjuagado.

El residuo que se genera en esta operación corresponde a soluciones de enjuagado gastadas con contenido de:

 

Lavado con Chorro.

Para una mayor eficiencia en la limpieza se emplea hidróxido de sodio como agente limpiador.






Residuos caústicos (Hidróxido de Sodio). Sustancias contenidas en las botellas lavadas, principalmente moho acumulado.


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Impacto Ambiental

De estos residuos, son los líquidos los que representan un mayor problema para las empresas ya que por lo general, sus descargas sobrepasan los límites de concentración de DBO y DQO establecidos por ley. Según nuestra legislación, la concentración límite para descargas directas a cuerpos de agua de DBO5 es 50 mg/L y DQO, 250 mg/L. La carga de DBO se debe principalmente al azúcar contenido en las mermas de producto terminado y jarabes. Como referencia, 1 kg de azúcar aporta con 1.123 kg de DBO (calculado por estequiometria de oxidación del carbono contenido en el azúcar).

En cuanto a las emisiones gaseosas, en tanto que las empresas usen gas natural y mantengan una eficiente combustión en sus calderas, los gases emitidos, con excepción del CO2, no ocasionan mayores problemas. En lo que se refiere a residuos sólidos, en la mayoría de los casos, las empresas reciclan todo lo que es vidrio, cartón, botellas PET y otros plásticos por lo que, según la experiencia del CPTS, estos residuos no representan tampoco un problema mayor.



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5.3.

Impacto Ambiental

Impactos Generados

Impactos sobre la Calidad de las Aguas Superficiales         

Aumento de Temperatura Cambios de Ph Presencia de Grasas y Aceites Sólidos en Suspensión Vertimientos Tóxicos Vertimientos Patogénicos Vertimientos Orgánicos Vertimiento de Aguas de Lavado de Equipos Vertimiento de Aguas de Desinfección

Impactos sobre la Calidad de las Aguas Subterráneas    

Cambios de Caudal por Extracción de Agua de Acuíferos Locales Contaminación de Acuíferos por Vertimiento a Suelos Efecto Barrera o Interrupción de Flujo por Construcción de infraestructura subterránea Variación en la Tasa de Recarga de Acuíferos

Impactos sobre la red de alcantarillado     

Presencia de sustancias explosivas Corrosión por pH o SO4 Taponamiento de tuberías por sólidos en suspensión Afectación de la salud de operarios y encargados de m antenimiento Problemas de tratabilidad de las aguas negras

Impactos sobre el Paisaje   

Problemas Estéticos de las Instalaciones Daños a la Visibilidad e Intrusión de las Instalaciones Contraste Cromático

Impactos sobre la Calidad del Aire  

Ruido Producción de Olores Desagradables (Continuos o Puntuales)



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Proceso de Bebidas Carbonatadas y su Impacto Ambiental   

Impacto Ambiental

Combustión Emisión de Gases y Vapores Aumento de Niveles de Inmisión (Partículas, Metales Pesados, Nox, CO, HC, SOx)

Impactos sobre los Suelos  

     

Destrucción de Suelos Agrícolas Compactación de Suelos fuera del Área de las Instalaciones por Movimiento de Maquinaria Aumento de la Erosión por Manejo de Aguas Disposición de Desechos Sólidos de Proceso Disposición de Desechos Sólidos de Empaques Disposición de Desechos Sólidos por Procesamiento de Materia Prima Desechos Sólidos por Devoluciones y Caducidad Disposición de Desechos Sólidos de Oficina, Domésticos y Varios

Impactos sobre la Cobertura Vegetal     

Destrucción de Vegetación Daño a Zonas Recreativas Daño a Áreas Forestales Daño a Vegetación de Páramo Daño a Rondas de Ríos, Quebradas y Canales



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Conclusiones

CONCLUSIONES 









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Una bebida carbonatada es una bebida que contiene la característica de la carbonatación. La carbonatación crea burbujas y efervescencia en las bebidas carbonatadas debido a la presencia de los gases de dióxido de carbono. La carbonatación se produce de forma natural o artificialmente. Las bebidas carbonatadas incluyen agua mineral, cerveza y gaseosas. El proceso de fabricación no ha cambiado en lo esencial a través del tiempo, la maquinaria empleada sí lo ha hecho, principalmente en la tecnología utilizada para su operación a grandes velocidades. Uno de los factores más importantes que afectan el sabor de las bebidas terminadas es su grado de carbonatación y la preparación del concentrado. La carbonatación consiste en incorporar CO2 al agua o a la bebida a fin de que, cuando se sirva el producto deje escapar el gas bajo la forma de burbujas finas y para que tenga ese sabor "picante" característico de las bebidas gaseosas. Uno de los principales factores que afectan la carbonatación es la presencia de aire en la bebida. La presencia de aire en la bebida dificulta la absorción del CO2 reduciendo la "efervescencia de la bebida". Para ello es preciso un correcto desairado de la bebida previo a la carbonatación. En una industria de bebidas gaseosas cada máquina o herramienta es muy importante tanto en su limpieza de cada botella para poder volver ser reutilizado, elaboración, almacenamiento y distribución final. El Impacto Ambiental son los efectos que la ejecución de un determinado proyecto, obra o actividad causa sobre el medio ambiente. Comprende la estimación de los efectos sobre la población humana, la fauna, la flora, la vegetación, el suelo, el agua, el aire, el clima, el paisaje y la estructura y función de los ecosistemas presentes en el área de ejecución del proyecto. El impacto ambiental generado por la industria de las gaseosas se caracteriza por no ser significativo respecto a los residuos sólidos y prácticamente nulos respecto a los de tipo gaseoso; el impacto ambiental de esta industria radica en los efluentes.



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Recomendaciones

RECOMENDACIONES 

Concienciar y capacitar al personal en cuanto al uso racional de agua, es importante que el personal de la empresa esté consciente que su forma de trabajar afecta el consumo de agua y, por ende, la productividad de la empresa. La capacitación tendría que estar dirigida a introducir prácticas eficientes y/o de uso eficiente en el quehacer diario de los operarios, como por ejemplo, la limpieza en seco, el respeto de los tiempos establecidos de lavado, el cierre de grifos cuando éstos no son utilizados, etc. A fin de asegurar buenos resultados, se debería evaluar frecuentemente el grado de aprendizaje de los operarios luego de impartir las capacitaciones.

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Medir el consumo de agua, lo que no se mide no se puede controlar, y lo que no se controla no se puede analizar ni optimizar. La forma más práctica de medir el consumo de agua es mediante la utilización de medidores. Estos medidores deberían encontrarse ubicados en lugares estratégicos de la empresa para así poder analizar la distribución del consumo de agua, ya sea por áreas o por tipo de agua.

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Identificar y evitar pérdidas de agua por fugas y rebalses, fin de evitar estas pérdidas, se debería efectuar inspecciones regulares de todo el sistema de abastecimiento de agua incluidas los puntos de consumo. Además, se debería controlar frecuentemente el medidor de agua en horas en las que no se opera, como por ejemplo en la noche.

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Efectuar el enjuague de botellas en contracorriente, la forma más eficiente de enjuagar las botellas implica la utilización de un flujo de agua en dirección opuesta al desplazamiento de las botellas. Como se observa, con un enjuague en contracorriente de las botellas se tiene sólo una entrada de agua y una salida, aprovechándose, en la primera y segunda etapas de enjuague, el sobrenadante de la etapa anterior.

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Recuperar, en lo posible, el calor residual de los gases de combustión, si la caldera está funcionando adecuadamente, una parte del calor contenido en los gases de combustión puede aprovecharse para precalentar el agua que ingresa a la caldera o el ai re que entra al quemador.

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Optimizar el consumo de azúcar, la compra de un azúcar sin impurezas, El descuido en el transporte y manipuleo de los sacos de azúcar. Muchas veces, los descuidos ocasionan roturas de los sacos que resultan inevitablemente en la pérdida de azúcar.

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Optimizar el consumo de soda cáustica en la lavadora de botellas retornables.- Medir regularmente el contenido de soda cáustica, en las diferentes etapas de inmersión y establecer límites de concentración a los cuales se debe cambiar las soluciones o reponer soda cáustica. Cambiar o reponer los baños de soda caústica estrictamente cuando se llegue a esos límites de concentración.



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Bibliografía

Bibliografía -

VARNAM, A. H.. SUTHERLAND, J. P .Bebidas: tecnología, química y microbiologia. 2da Ed. Acribia.

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CID ORTEGA, Sandro. Elaboración de bebidas carbonatadas. http://es.scribd.com/doc/36880177/BEBIDAS-CARBONATADAS.[formato PDF]. Último acceso: 05/06/12

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JIMENEZ ESTELLER, L . Bebidas Carbonatadas www.etseq.urv.es/wolframio/docs/Bebidascarbonatadas. [formato PDF]. Último acceso: 06/06/12

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Agua Carbonatada. http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_carbonatada. Último acceso:06/06/12

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Conservante. http://es.wikipedia.org/wiki/Conservante Último acceso:06/06/12

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Acidulante. http://es.wikipedia.org/wiki/Acidulante Último acceso:07/06/12

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Azúcar. http://es.wikipedia.org/wiki/Az%C3%BAcar Último acceso:07/06/12

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Qué es el gas carbónico y para qué sirve. http://isbelg.over-blog.com/article-que-carbonicopara-que-sirve-86799585.html. Último acceso:08/06/12

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Términos de referencia para el estudio de impacto ambiental de la industria de bebidas gaseosas. www.ingenieroambiental.com/impactobebidas.htm Último acceso:06/06/12



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Anexos

ANEXO



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Anexos


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Proceso de Bebidas Carbonatadas y su Impacto Ambiental

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