Análisis y mejoras de un proceso de refrigeración en la industria alimentaria

Abstract

RESUMEN: Una de las mayores fuentes de pérdidas de la línea de fabricación de Obleas, en Nestlé La Penilla, es la reducida eficiencia del equipo de refrigeración del producto terminado. Tras su fabricación, el producto terminado tiene que ser refrigerado para asegurar conservarlo en condiciones óptimas en su estado natural, mediante la inhibición de la actividad microbiana y enzimática (Boast, M. 1997, EUR-LEX. 2004). Se lleva a cabo en un túnel de refrigeración rápida que enfría el producto por intercambiado de calor indirecto mediante la evaporación de amoniaco. El sistema de refrigeración está limitado por la generación de escarcha, que se acumula sobre la superficie del evaporador de forma que la efectividad de la refrigeración se reduce. A medida que se acumula escarcha sobre el evaporador el producto sale progresivamente a mayor temperatura, de forma que deja de cumplir con la normativa de seguridad alimentaria (BOE. 2000) y obliga a parar el equipo y la producción para retirar la escarcha generada. La escarcha residual en el evaporador, tras un desescarche no efectivo, condiciona el acortamiento de los ciclos de trabajo porque la formación de hielo es más rápida a partir de un núcleo residual (Da Silva, D. L. y cols. 2017).Durante el desarrollo de este Trabajo Fin de Master se ha analizado la situación de trabajo inicial mediante el análisis de los ciclos de trabajo, la temperatura de salida del producto y la temperatura del interior del equipo, el análisis de las fuentes de producción de escarcha, el estado del equipo y la efectividad de los desescarches. Las acciones de mejora desarrolladas persiguen optimizar el proceso de refrigeración y reducir el tiempo de las tareas de desescarche, aumentando el tiempo de operación efectivo del proceso y la productividad. La primera medida tomada fue la restauración de las condiciones básicas del equipo de forma que se consigue reducir las paradas imprevistas del equipo y contribuye al aumento de su productividad. Del análisis de la situación inicial surgió la implementación de mejoras en la línea de la reducción de las fuentes de escarcha: la mejora de los desescarches, para conseguir eliminar el 100% de la escarcha; la reducción de la entrada de humedad al equipo y un nuevo sistema de limpieza, con control de humedad. La implementación de estas medidas permite aumentar y estabilizar la duración de los ciclos de trabajo del equipo y reducir su variabilidad, consigue llevar a cabo ciclos de trabajo más largos, y elimina la subida de la temperatura del producto a la salida, en ciclos de hasta 48 horas. Se consigue aumentar y definir el rendimiento máximo esperado del equipo, en 59 horas. Además, todas estas mejoras permiten aumentar la efectividad de la línea un 6%, lo que supone un beneficio económico de 30.000€.La mayor limitación de eficiencia en la línea de producción de estudio se encuentra en el equipo de refrigeración. Las medidas de mejora implementadas han conseguido disminuir la escarcha en el equipo de refrigeración y aumentar de forma estable la duración media de los ciclos de trabajo en un 90%. Consecuentemente, esto supone una reducción en las paradas semanales para desescarchar el equipo. Como resultado aumenta la eficiencia de la línea de producción que supone un beneficio económico.

ABSTRACT: One of the most limiting steps in the wafer production department, in Nestlé La Penilla, is the low efficiency of the refrigeration equipment. After manufacturing, the product has to be cool down in order to ensure its preservation in optimal conditions in its natural state, by inhibiting microbiological and enzymatic activity (Boast, M. 1997, EUR-LEX. 2004). It is carried out in a fast cooling tunnel which cools the product by indirect heat exchanging throughout ammonia evaporation. The refrigeration system is limited by frost generation that is accumulated over the evaporator so that the refrigeration effectiveness is reduced. As frost accumulates over the evaporator the product leaves the cooling tunnel progressively at a higher temperature, so that it no longer complies with food security regulation (BOE. 2000) and it is required to stop the equipment and the production process in order to remove the generated frost. The residual frost on the evaporator, after an ineffective defrost, implies the reduction of the work cycle duration since the frost formation is faster when there is a residual nucleus (Da Silva, D. L. y cols. 2017).During the development of this Master Thesis Project, the initial situation of the refrigeration process has been assessed throughout the working cycles, product temperature, internal equipment temperature, analysis of frost generation sources, equipment state and defrost effectiveness. The improvement actions introduced aim for the refrigeration process optimization and reducing the duration of the defrosting tasks, which increases the effective operation time and productivity. The first measure taken was the restoration of the basic conditions of the equipment in a way that reduces the unplanned stops of the equipment and contributes to the increase of its productivity. From the analysis of the initial situation came the implementation of improvements in the line of reduction of sources of frost: defrosting improvement, in order to get rid of 100% frost; equipment air entrance reduction and development of new cleaning system, with humidity control. The implementation of those actions allows to increase and stabilize the working cycle’s duration and to reduce variability, it allows performing longer working cycles, up to 90% longer and it eliminates the temperature increase of the product in working cycles of 48 hours duration. The increase and definition of the maximum expected performance is also achieved, up to 59 hours. Besides, all the improvements contribute to increase the line productivity by 6%, which suppose an economic benefit of 30.000€.The greater line efficiency limitation is located in the cooling tunnel that refrigerates the product. The implemented improvement measures have allow to reduce frost presence in the equipment so that there is a stable increase in the duration of working cycles up to 90%. Consequently, this implies a reduction in the number of planned stops in order to perform defrosting. As a result, line production efficiency increases meaning an economic benefit.