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TRATAMIENTO DE AGUAS PARA ELABORACION BEBIDAS GASESOAS
MAYO 2015
1. Descripcin general
El proceso de produccin de bebidas gaseosas en su esencia es
sencillo, aunque involucra etapas que requieren un extensivo
cuidado en su desarrollo.
Con el agua tratada se elabora el jarabe simple que es una
mezcla de agua y azcar refinada. El jarabe es pasado a travs del
filtro prensa de placas verticales con telas filtrantes y
ayudafiltro, con el fin de retirar impurezas que traiga el
azcar.
Descripcin general
Una vez certificado que el jarabe simple cumple con los
requisitos de calidad, se enva a la sala de jarabes donde es
almacenado en los tanques destinados para tal propsito y se le
adicionan los concentrados y preservativos, dependiendo del tipo de
producto que se vaya a elaborar.
Posteriormente se analizan sus caractersticas organolpticas y
fisicoqumicas, y al pasar estas pruebas de control esta listo para
ser utilizado en el proceso de carbonatacin y posterior
embotellado.
Descripcin general
En algunas plantas del pas, la bebida carbonatada se pasteuriza,
esto con el nimo de higienizar y preservarla, sin tener que agregar
preservativos.
A continuacin se presenta un diagrama de bloques que muestra las
etapas generales del proceso de elaboracin de bebidas gaseosas, sus
procesos paralelos y la interaccin entre ellas.
Descripcin general
PRODUCTOS ELABORADOS.
Las plantas que producen bebidas gaseosas, en su mayora envasan
agua tratada, la cual se produce al tratar el agua para el proceso
puesto que los requerimientos para la distribucin de agua envasa
son los mismos que tiene el agua para los jarabes.
Bebidas gaseosas. Las bebidas gaseosas son el producto principal
en estas plantas, de ellas cambian dos aspectos importantes, sus
sabores y su presentacin.
Sabores de las bebidas gaseosas. En una planta de bebidas
gaseosas, los sabores de las mismas juegan un papel fundamental, ya
que de la variedad de estos , depende el nivel de ventas y el
posicionamiento en el mercado.
PRODUCTOS ELABORADOS.
Aunque los sabores de cada planta varan de acuerdo a varios
aspectos tales como tipo de planta y regin en la cual este
localizada, existen algunos sabores que son comunes para cada una
de ellas, estos sabores son : Kola. Naranja. Manzana. Limn.
Soda.
Presentaciones de las bebidas gaseosas.
Las bebidas gaseosas hasta hace algunos aos no presentaban
variaciones en sus presentaciones, las botellas tenan una capacidad
de 266 c.c y esta capacidad se podra decir que era standard.
Con la inclusin de las botellas de 1 litro de capacidad,
comienza una nueva era para el embotellado de las bebidas gaseosas,
ya que algunas plantas debieron acondicionar sus equipos para estas
nuevas botellas.
Presentaciones de las bebidas gaseosas.
En este momento, en el mercado existen diferentes tipos de
envases, envases que difieren tanto en el tipo de material como en
su capacidad. Las botellas con capacidad para 350, 1000 y 1500 c.c
estn fabricadas en vidrio, las de mayor capacidad, estn fabricadas
en materiales como polietilen tereftalato (PET).
Presentaciones de las bebidas gaseosas.
Agua tratada. El agua tratada es un producto obligado en la
produccin de bebidas gaseosas, ya que por norma se debe tener para
el proceso agua que cumpla las condiciones de aguas potables.
El agua tratada se vende en bolsas de polietileno con
capacidades de 0.5 litros (500 c.c), y en botellones de
polipropileno de alta densidad con capacidad de 4 y 19 litros (4000
y 19000 c.c).
2. ENTRADAS AL PROCESO.
Una buena composicin en las bebidas gaseosas, en trminos de
materias primas, aditivos y recursos naturales, acompaado esto de
un intensivo control de la calidad, garantiza un producto de alta
calidad.
En la elaboracin de las bebidas gaseosas se utiliza una gran
variedad tanto de recursos naturales como de materias primas.
La tabla siguiente, permite establecer las cantidades de
materias primas a utilizar para la produccin de 4.66 toneladas de
gaseosa, las toneladas de componente por tonelada de producto y el
porcentaje de dichas materias primas.
ENTRADAS AL PROCESO.
FUENTE. Clculos realizados con informacin de diferentes
plantas.
ENTRADAS AL PROCESO.
Las materias primas y los insumos utilizadas en el proceso de
elaboracin de bebidas gaseosas deben ser de excelente calidad para
garantizar un producto con las caractersticas ya establecidas. A
continuacin se pueden observar las materias primas y los insumos
utilizados en la elaboracin de gaseosas.AzcarAcido ctrico Benzoato
de sodio Gas carbnico Esencias Colorantes
3. ETAPAS DEL PROCESO.
El proceso de produccin de gaseosas consiste bsicamente en el
desarrollo de cuatro etapas, estas etapas son :
Preparacin de los jarabes.Proceso de carbonatacin y
refrigeracin.Envasado y tapado.Almacenamiento.
PREPARACIN DE LOS JARABES.
La etapa de preparacin de jarabes, consta de tres fases bsicas,
estas fases consisten en la elaboracin del jarabe simples, la
filtracin y la preparacin del jarabe terminado, las cuales pueden
observarse en la figura.
Jarabe Simple. Despus de lavar, esterilizar y enjuagar un primer
tanque de acero inoxidable, denominado tanque de mezcla, este se
llena con agua tratada, se calienta hasta alcanzar una temperatura
entre 80 y 90oC y luego se adiciona el azcar libre de terrones para
lograr as una mejor
PREPARACIN DE LOS JARABES.La etapa de preparacin de jarabes,
consta de tres fases bsicas, estas fases consisten en la elaboracin
del jarabe simples, la filtracin y la preparacin del jarabe
terminado, las cuales pueden observarse en la figura.Jarabe Simple.
Despus de lavar, esterilizar y enjuagar un primer tanque de acero
inoxidable, denominado tanque de mezcla, este se llena con agua
tratada, se calienta hasta alcanzar una temperatura entre 80 y 90oC
y luego se adiciona el azcar libre de terrones para lograr as una
mejor
PREPARACIN DE LOS JARABES.
Este jarabe se logra colocando en marcha el agitador y aadiendo
lentamente el azcar que requiera el producto. Es necesario
proporcionar cuidadosamente las cantidades de agua y azcar con el
propsito que la solucin final tenga la fuerza deseada.
PREPARACIN DE LOS JARABES.
Tal fuerza vara generalmente entre 45 y 65 por ciento de azcar
por peso, dependiendo, como es natural, de la formula individual.
El jarabe se cocina por un periodo de treinta (30) minutos, tiempo
en el cual se ha evaporado la cantidad de agua suficiente que
permite la concentracin adecuada ; y posteriormente se enva a un
filtro prensa.
PREPARACIN DE LOS JARABES.
Filtracin.La filtracin de la mezcla generada anteriormente, se
efecta con la intencin de separar partculas extraas u otras
impurezas que pueda traer el azcar.
Vale la pena resaltar, que los residuos del filtro generalmente
se convierten en un problema de contaminacin ambiental, debido esto
a que los residuos presentan una alta carga orgnica y no se les da
un manejo adecuado.
PREPARACIN DE LOS JARABES.
JARABE FINAL O TERMINADO
Cuando se aade el cido al jarabe filtrado y enfriado, este
recibe el nombre de jarabe acidulado y cuando se le adiciona a
dicha mezcla el resto de los componentes de la formula para cada
sabor ; es decir, las esencias, colorantes y sabores, tenemos lo
que se denomina un jarabe terminado.
PROCESO DE CARBONATACIN Y REFRIGERACIN
Antes de entrar el producto en el proceso de carbonatacin, se
mezcla el jarabe terminado con agua tratada, hasta obtener los
grados BRIX deseados para la bebida. La definicin de los grados
BRIX dependen del sabor de gaseosa a elaborar, sin embargo, en las
diferentes plantas elaboradoras de gaseosas se tienen rangos que
oscilan entre los 10 y los 12 grados BRIX para todos los sabores de
las bebidas elaboradas.
El contenido de gas carbnico en la bebida terminada, o grado de
carbonatacin, es uno de los factores que ms afectan el sabor de la
gaseosa, ya que acenta el sabor de las esencias
PROCESO DE CARBONATACIN Y REFRIGERACIN
Para considerar el efecto de la temperatura y la presin es
necesario conocer el termino saturacin ; la saturacin se define
como la condicin para la cual el lquido ha absorbido tal cantidad
de gas que se encuentra en equilibrio con el gas del medio, esta
cantidad es la mayor posible que puede absorber a una temperatura
del lquido y presin del gas dadas.
Como se sabe, un lquido fro absorbe mayor CO2 que uno caliente.
Un lquido fro adems se satura a menos presin, es mas estable y
evita por tanto fugas de gas y formacin de espuma en el
llenado.
PROCESO DE CARBONATACIN Y REFRIGERACIN
Lacarbonatacinobtenidadependeprincipalmentede los siguientes
factores :
Tiempo de residencia o contacto.Temperatura del lquido a
carbonatar.Presin en el carbonatador.Composicin del lquido.Cantidad
de aire, ya sea en el CO2, en el equipo mismo o en lquido
introducido.
PROCESO DE CARBONATACIN Y REFRIGERACINExisten algunas
irregularidades que causan malacarbonatacin :Aire en el
carbonatador. El aire presente en el carbonatador resulta de fallas
en el desaireador o de purgas inadecuadas al carbonatador. La
presencia de aire se determina por la formacin de espuma en la
llenadora y de un sabor rancio o pasado en la bebida en poco
tiempo.
Materias extraas. Aceite que ha podido arrastrar el CO2.
Igualmente materia orgnica ; un alto contenido de slidos disueltos
en el agua, los cuales causaran tambin espuma.
Mantenimiento deficiente. Vlvulas de retencin de lquidos o gases
defectuosas, control de nivel incorrecto y/o empaques de bombas que
permiten la entrada de aire.
PROCESO DE CARBONATACIN Y REFRIGERACIN
Poca capacidad del carbonatador. Si se maneja un flujo mayor al
de diseo, no habr suficiente tiempo de contacto, a no ser que se
aumente la presin del gas.
Tuberas de gas pequeas y obstruidas. Esto impide la alimentacin
suficiente de CO2, provocando su sobrecalentamiento.
ENVASADO Y TAPADO
Una vez carbonatada la bebida es pasada por diferencia de presin
a la llenadora, equipo que recibe el envase lavado y estril, y lo
llena hasta un determinado volumen dependiendo del tamao del envase
(350 cc, 500, 1000,1500 y 2000 cc).
y luego, al salir de sta se encuentra la coronadora o
encapsuladora que se encarga de tapar el producto para garantizar
que mantengan las caractersticas de calidad.
El tapado o coronado de las botellas es una etapa fundamental en
el proceso de elaboracin de bebidas gaseosas, puesto que un mal
tapado puede causar fugas y por otro lado rotura en el pico si se
encuentra demasiado apretada.
ENVASADO Y TAPADO
Algunosaspectosatenerencuentaeneltapadodelasbotellas son :
Caractersticasdelasbotellasencuantoasualturay anillo de
coronado.
Caractersticasdelastapasentrminosdedurezay flexibilidad.
Tipo de coronador utilizado.
ALMACENAMIENTO.
Es la etapa final del proceso, en esta etapa, se codifica el
producto para conocer la fecha de produccin, se coloca en las cajas
y estas en estibas para ser llevadas a la bodega del producto
terminado, donde el departamento de calidad hace un muestreo
aleatorio para revisar nuevamente el producto y hacer la
certificacin correspondiente al lote que ha sido embotellado.
Una vez listo el producto, se lleva a la encanastadora, que por
un sistema de agarraderas coloca las botellas en las cajas, para
luego ser llevadas a los sitios de almacenaje.
ALMACENAMIENTO.
Las posibilidades de almacenamiento en una planta esta limitada
por factores tales como el deterioro ; dicho deterioro puede
deberse a materiales extraos en las bebidas, al desarrollo de
microorganismos o a defectos en el sellado de la tapa.
Cambios por agentes fsicos. Ciertos cambios son causados por el
calor o la luz solar. La luz solar directa, es perjudicial al sabor
de todas las bebidas, especialmente cuando los concentrados
incluyen jugos de frutas ctricas. Los rayos ultravioleta del sol,
decoloran estas bebidas despus de cinco seis das de exposicin.
ALMACENAMIENTO.
Cambios por agentes qumicos. Estos cambios generalmente se deben
a la oxidacin con el oxigeno del aire, la reaccin con el cloro,
reduccin de la acidez por excesiva alcalinidad del agua. El oxigeno
del aire se combina con los otros materiales de la bebida gaseosa,
cambiando la composicin qumica del producto y contribuyendo al
desarrollo de muchos tipos de microorganismos, los cuales catalizan
las reacciones anteriores generando sabores desagradables.
ALMACENAMIENTO.
Tiempo mximo de almacenaje. El tiempo de almacenaje es un factor
muy importante, puesto que es funcin del deterioro. Con base en los
anlisis realizados en las diferentes plantas elaboradoras de
gaseosas, una gaseosa puede durar aproximadamente cuatro (4) meses
en clima fro y unos tres(3) en climas clidos bajo condiciones
normales (a la presin atmosfrica y un rango de temperatura entre 4
y 34oC), sin sufrir alteraciones en su calidad.
4. PROCESOS PARALELOS.
En la elaboracin de gaseosas, existen etapas que aunque no hacen
parte de la lnea del proceso son de vital importancia, estas etapas
son los denominados procesos paralelos, estos son :Tratamiento de
agua.Generacin de vapor.Lavado de
botellas.Enfriamiento.Refrigeracin.
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
El agua constituye el recurso natural ms importante y utilizado
en la industria de bebidas gaseosas, es por esto que todo lo
referente a su origen, propiedades, tratamiento y suministro merece
mucha atencin, con el fin de mantener agua en niveles aceptables de
calidad. Dependiendo de la fuente donde se tome el agua a utilizar,
se presentan diferencias en su caractersticas.
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
Las aguas naturales en algunas ocasiones presentan sales
minerales disueltas, estas sales pueden ser de tipo cationico como
calcio, magnesio, sodio, hierro, aluminio y vestigios de otros como
zinc, cobre y bario. Y de tipo anionico como bicarbonatos,
cloruros, sulfatos, nitratos y casualmente fluoruros y nitritos.
Otras sales disueltas que se pueden encontrar son los derivados de
la oxidacin parcial de complejos vitamnicos.
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
Las aguas superficiales las provenientes de ros y lagos , poseen
alta dureza y producen incrustaciones en las calderas, tambin
tienden a disolver Cobre y Plomo, tienen bajas cantidades de oxgeno
disuelto y una leve acidez, debido esto al anhdrido carbnico
disuelto y a cidos orgnicos dbiles.
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
De acuerdo al uso que se le quiera dar al agua en la planta, se
tienen diferentes tipos de tratamiento; agua para envasar, lavado
de botellas, generacin de vapor y uso general en la planta.
Cada una de estas actividades requiere, segn las exigencias,
distinto tratamiento y control ; sin embargo se puede generalizar
tratamientos bsicos para todos los tipos de agua a utilizar.
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
Aireacin. Es un proceso mecnico. Que se utiliza para mezclar
ntimamente el agua con el aire. Se usa tambin para remover gases
disueltos
Ablandamiento qumico. Es un proceso por medio del cual se reduce
la dureza y la alcalinidad del agua, con diferentes reactivos
qumicos. El mtodo ms comnmente utilizado es el de cal-soda Ash
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
Clarificacin. La clarificacin tiene por objeto aglomerar , en
partculas pesadas, las partculas suspendidas de naturaleza coloidal
en el agua, las cuales , sin este tratamiento no podran sedimentar
y atravesaran los filtrosEsterilizacin. La esterilizacin consiste
en la eliminacin de microorganismos nocivos para el organismo
humano e incluso otros tipos de fauna microbiana que pueden llegar
a corroer los equipos.
PROCESOS PARALELOS.
Tratamiento de agua.
Filtracin. El propsito de la filtracin es retener las partculas
o floculos pequeos que lograron salir con el agua de la zona de
clarificacin, igualmente remover ciertos olores y sabores del agua
debida a materia orgnica
Intercambio inico. En esta fase el agua es sometida a un proceso
de suavizacin por medio de resinas de intercambio inico
PROCESOS PARALELOS.
Generacin de vaporEl vapor constituye uno de los servicios
industriales esenciales al interior de los procesos de una planta
embotelladora, puesto que sin l, no sera posible subir las
temperaturas en la preparacin de los jarabes, un efectivo lavado de
botellas ni un adecuado saneamiento de lneas y equipos.
La generacin de vapor es un proceso muy importante en trminos
ambientales, dado que intervienen en l, una cantidad de recursos
naturales tanto renovables como no renovables ; y tambin, que es
una gran fuente de contaminacin por factores tales como emisiones,
flujos trmicos y vertimientos.
PROCESOS PARALELOS.
Generacin de vapor
El vapor necesario para cada una de las necesidades mencionadas
anteriormente, normalmente se genera en calderas, las cuales son
equipos generadores de vapor que queman combustibles, estos
combustible pueden ser slidos, lquidos o gaseosos. Grficamente se
puede describir el proceso de generacin de vapor, teniendo en
cuenta los flujos que entran y salen en el proceso y las fuentes de
contaminacin al ambiente
PROCESOS PARALELOS.
Generacin de vapor
PROCESOS PARALELOS.
LAVADO DE BOTELLAS
El lavado de la botella constituye al interior de la operacin
general de la planta procesadora, uno de los principales procesos.
De la prctica, de un correcto lavado depender la calidad final del
producto en lo que tiene que ver con :
Aspecto externo.
Posible composicin biolgica.
Contaminacin qumica.
Slidos al interior de las botellas.
PROCESOS PARALELOS.
LAVADO DE BOTELLAS
Enfriamiento.
PROCESOS PARALELOS.
Cuando los procesos industriales generan grandes cantidades de
calor, es necesario que este calor sea removido, ya sea para que el
proceso opere de manera eficiente o como en el caso de la produccin
de bebidas gaseosas, para continuar con las etapas siguientes.
El calor liberado en el proceso de enfriamiento, generalmente es
cedido a corrientes de agua fra y posteriormente es liberado al
ambiente, ya sea mediante un proceso evaporativo de transferencia
de calor (flujos trmicos) o en forma de vertimientos en cuerpos de
agua (descargas trmicas).
Enfriamiento.
PROCESOS PARALELOS.
PROCESOS PARALELOS.
REFRIGERACION
El proceso de refrigeracin consiste bsicamente en transportar
calor de un ambiente de alta temperatura a uno de baja temperatura,
haciendo que un lquido voltil (el refrigerante) absorba calor a la
temperatura baja por vaporizacin y disipe dicho calor a la
temperatura elevada por condensacin. La vaporizacin y la
condensacin se producen respectivamente, manteniendo una presin ms
baja o ms alta que las presiones de saturacin del refrigerante a
las temperaturas baja y alta.
PROCESOS PARALELOS.
REFRIGERACION
5. Balance de masa Y ENERGIA
Balance de masa. El balance de masa en la produccin de bebidas
gaseosas, con sus diferentes flujos de entradas y salidas, y con
los factores que causan contaminacin se observa claramente en el
Diagrama del Balance de Masa.
Balance de masa Y ENERGIA
Balance de energa. El balance energtico en la preparacin de
bebidas gaseosas, incluye el consumo de energa tanto en forma de
calor como la energa elctrica necesaria para que los equipos
funcionen correctamente. A continuacin, se presenta un Diagrama del
Balance de Energa
GRACIAS POR SU ATENCIONSEORES INGENIEROS.
