OPTIMIZACIÓN DEL CONSUMO DE ENERGIA EN LA PRODUCCIÓN DE CERVEZA, ÁREA DE COCIMIENTO

Abstract

La cerveza es una bebida alcohólica fermentada que es consumida desde la antigüedad, propagándose, evolucionando y posicionándose hasta el día de hoy. El proceso de elaboración de la cerveza involucra varias etapas globales: cocimiento, fermentación, filtración final y envasado, siendo el foco de este trabajo el área de cocimiento: producción de mosto cervecero frío en tres líneas, el cual comprende etapas tanto que requieren energía térmica como la maceración y cocción, como etapas que son capaces de entregarla (enfriamiento de mosto, condensación de vahos del cocedor), siendo posible recuperar calor desde estas últimas, disminuyendo así el consumo de vapor y de agua fresca. Cabe señalar que tanto el encarecimiento continuo de la energía como la escasez de agua en esta región hacen necesarias mejoras en la eficiencia de la producción, de hecho la Cervecería CCU, líder de producción de cerveza en nuestro país, en este último tiempo ha tomado medidas respecto al ahorro de energía sin comprometer la calidad del producto final. El presente trabajo permite contribuir a la gestión energética de cocimiento en Planta Quilicura, a través de la estimación de los consumos de vapor de cada etapa del proceso, hasta ahora no conocidos con certeza. Con esto, se valida el nuevo sistema Equitherm implementado en la línea 1, que consiste principalmente en reemplazar el fluido calefactor del macerador de vapor a agua caliente de proceso. Para esto se estiman los consumos de vapor en semanas de producción en la que operen distintas líneas y así comparar el desempeño entre ellas, y luego se evalúa económicamente implementarlo en las otras dos líneas. Finalmente, se proponen opciones adicionales de mejoras con su respectiva evaluación. En condiciones óptimas de operación, la línea Equitherm consume un 18% menos de vapor que las otras dos al no necesitarlo para la maceración. A su vez, implementar esta nueva tecnología en las otras dos líneas permitiría ahorrar un 11% adicional de vapor, o disminuir el indicador de consumo de energía térmica en 3 MJ/hL. Según la evaluación económica, el proyecto cuya inversión asciende a 1,5 millones de Euros no logra ser financiado a un horizonte de 10 años con los ingresos por ahorro ni en este escenario ni en uno optimista. Por el contrario, es más conveniente optimizar las operaciones con el capital que se posee, que invertir en la conversión. Sin embargo, si este proyecto se evaluara como uno de carácter social-ambiental disminuyendo el riesgo, su no-factibilidad podría incluso revertirse.Beer is a type of fermented alcoholic beverage, which is consumed since ancient era in Near East and still evolving, spreading and positioning it in any place until nowadays. The beer brewing process includes several stages: boiling, fermentation, filtration and packing, being the target the boiling area: cold wort production in three lines comprehending either demanding thermal energy equipment such as mashing and boiling, or rendering energy equipment (wort cooling, vapour condensation from boiling), being possible to recover heat between them, thus decreasing steam and fresh water consumption. Furthermore, the increasing costs of energy and drought in this region requires every production efficiency improvement, in fact, the Chilean beer market leader CCU has taken actions regarding energy saving without jeopardising product quality. This study gives a contribution to Energy Management at Boiling area in Quilicura, through steam consumption estimation in each stage, currently unknown accurately. Herewith, the new system called Equitherm will be validated, previously implemented at line 1, which replaces steam to heat the masher with process hot water. It is necessary to calculate steam consumption in different production weeks and operating different lines, so that behaviour can be compared between them, and next Equitherm implementation in lines 2 and 3 will be economically assessed. Considering optimal operating conditions, Equitherm line utilises 18% less steam than the others, due to Masher does not need steam to operate. In addition, implementing this new technology in the other lines allows to save an additional 11%, or decrease thermal energy consumption indicator in 3 MJ/hL. According to the economical assessment, this 1,5 MM€ project cannot be financed by saving income within 10 years, neither in this scenario nor a more optimistic one. On the contrary, it is more convenient to optimise the operation using current capital than additional investment. However, if this project was assessed as a social-environmental one and decreasing the risk, its non-feasibility could be even reverted.