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Recuperación del desperdicio de leche

Jarro de leche plástico de un galón. Si vive en Estados Unidos y es menor de 45 años, probablemente ha conocido este envase toda su vida. A partir de fines de los sesenta y principios de los setenta, las botellas de vidrio retornables, pesadas y rompibles fueron remplazadas. Es un artefacto del amanecer de la era del plástico. Las jarras de plástico originales pesaban 120 gramos o más, pero los avances tecnológicos combinados con un aumento del precio de la resina de polietileno de alta densidad (HDPE) han logrado reducir el peso de los envases a tan sólo 53 gramos. Si fueran un poco más ligeros y se llenara con helio, se irían flotando.

¿Parece bastante inofensivo, verdad? Es un envase probado, aceptado por los consumidores y reciclable. Todo bien.

Pero si lo llenamos con una llenadora de nivel de contacto —la tecnología actual para este tipo de envases— podría costarle a su negocio miles de dólares cada mes en desperdicio.

Primero, algunos datos…

Las llenadoras de nivel se diseñaron por primera vez para envases rígidos como los de vidrio. Las botellas robustas, pesadas e inflexibles se podían llenar de manera uniforme a niveles precisos. Las primeras botellas de plástico también eran suficientemente robustas para resistir el peso de una persona de pie sobre ellas y se podían llenar hasta un peso final exacto. El sello entre la válvula y la botella era un disco plano, y el aire desplazado de la botella se venteaba directamente por un tubo a la tolva de producto, el tanque o el recipiente arriba. Una vez que el líquido llegaba y bloqueaba el puerto de venteo, se había alcanzado el nivel. El nivel de llenado se mantenía cuando la válvula se cerraba y el tubo de venteo se retiraba. (En realidad, el nivel disminuye una cantidad minúscula cuando la punta del tubo de venteo es retirada del producto).

Sin embargo, a medida que el peso de las botellas va disminuyendo, también se reduce su rigidez estructural. Si alguna vez ha visto una válvula de llenado para jarras de HDPE de medio galón o un galón, seguramente habrá notado un pequeño sello dinámico que se contrae y se expande cuando el envase se acopla y desacopla de la válvula de llenado. El desarrollo de este diafragma —llamado comúnmente goma de sello expansible— estuvo motivado directamente por el hecho de que las jarras de plástico se volvieron más livianas y menos rígidas. Reemplazó a la goma de sello plana empleada en la época de las botellas de vidrio.

¿Por qué se necesitaba una goma de sello expansible?

El simple principio mecánico de la válvula de nivel requiere que la botella o jarra esté sujeta a la presión de descarga del tanque de suministro o del recipiente de llenado. Las botellas rígidas eran inflexibles y podían resistir estas fuerzas internas con reducida o nula deformación. Sin embargo, las botellas de plástico se comportaban más como globos y se expandían bajo esta presión. Si se soltara repentinamente de la válvula, la botella, que perdería aproximadamente media libra (psi) de presión interna, se contraería y el producto saldría expulsado por el pico. Así, se desarrolló la goma de sello expansible. Su finalidad era recibir y contener esta cantidad desplazada. La siguiente botella que entrará en contacto con la válvula comprimirá la goma expansible y el contenido de esta se dispensará a la botella nueva vacía.

Aunque la goma de sello expansible se ha utilizado durante mucho tiempo y su uso fue aprobada por entes reguladores y expertos en sanidad, plantea una serie de problemas. Por un lado, es necesario remplazarla periódicamente para que funcione correctamente. Con un uso normal, dentro de tres meses la goma expansible se habrá utilizado unas 300.000 veces. La rigidez estructural y el rendimiento se verán comprometidos por efecto de la fatiga y se sugiere remplazarla. Otro aspecto importante es que la goma expansible no se presta para limpieza en sitio. Debe ser removida y limpiada manualmente en un tanque o algún otro medio. Debido a esto, la goma expansible se debe reinstalar después de su limpieza y esta tarea puede ser ardua, frustrante y requerir mucho tiempo, lo que también puede producir contaminación por la manipulación de la pieza.

Además, las paredes internas de la goma de sello expansible podrían ser el contorno más complejo en la trayectoria de contacto del producto. Si no se limpia adecuadamente, puede ocurrir contaminación generalizada entre una botella y otra o, peor aún, entre la botella y todo el tanque de suministro. Esto afectará a todas las botellas llenadas hasta el siguiente ciclo de limpieza.

¿Por qué entonces el llenado de esta botella con una llenadora de nivel le cuesta tanto a la empresa?

Bueno, son muchas las variables para llenar con precisión las jarras ligeras de HDPE. El tiempo en que la botella está expuesta a la presión de descarga del recipiente de llenado, el control de nivel del producto en el recipiente, la antigüedad y condición de los componentes de la válvula, el aire incorporado en el producto, la consistencia de las botellas sopladas, la antigüedad de las botellas, y el peso y espesor de las paredes de la botella son algunos de los factores que influyen en el peso final. No es extraño ver una desviación estándar superior a 10 gramos en un lote de botellas llenas.

Por ejemplo, supongamos que la desviación estándar de 10 gramos. Si un productor desea asegurar a sus clientes (y a la División de Pesos y Medidas del NIST) que el volumen impreso en la etiqueta coincide, como mínimo, con el volumen de la jarra, el productor debe apuntar a un peso de llenado final al menos 30 gramos por sobre el volumen de la etiqueta. (Sé que estamos alternando entre unidades de medida de volumen y de masa, pero en la industria es común hacer esto cuando se conoce la densidad del fluido, pues un galón de leche líquida pesa aproximadamente 3900 gramos). Basándonos en los costos actuales de la leche, el valor del producto que ingresa a la jarra es de alrededor de 2¢ por 30 gramos. Ahora bien, 2¢ por 30 gramos podría no parecer tanto, ¿pero qué pasa si la producción de su línea es de 10 millones de botellas al año? De repente, esa pequeña cantidad se convierte en una pérdida anual de $200,000 al año.

Ya no es un pequeño cambio, ¿verdad?

Lo que agrava aún más las cosas es que muchas líneas de llenado producen mucho más de 10 millones de botellas al año. Un modelo común de 26 válvulas que funcione seis días a la semana produce cerca de 21 millones de botellas al año. En ese caso, los 2¢ por 30 gramos pasan a convertirse en más de $400,000 al año en desperdicio.

En mi opinión, adoptar nuevas tecnologías de llenado y desarrollar envases creativos es vital para la industria. Mientras antes inviertan e innoven los procesadores de lácteos en esta área, antes y por más tiempo podrán cosechar los beneficios. La vieja tecnología es simple, pero erróneamente se la considera económica.

Desde la perspectiva de la tecnología de llenado, las llenadoras de jarras modernas deberían ser de tipo electrónico y emplear llenado por peso (celdas de carga) o por medidor (masa o volumen). Estos sistemas de llenado de precisión pueden reducir ese desperdicio a sólo unos cuantos gramos. (En PSA/Hema, garantizamos una desviación estándar de menos de 0.8 gramos por kilogramo). Además, estas tecnologías de llenado mejoran las operaciones y la calidad del producto al ofrecer trazabilidad, un trabajo de limpieza más simple y llenado sin contacto y ultra higiénico.

Se deben desarrollar botellas que promuevan una apariencia fresca del producto, pero también deben incluir espacio en el cuello para la formación y asentamiento de la espuma durante el llenado (cinco o seis onzas adicionales por galón es una buena regla empírica; cuanto más espacio en el cuello, más rápido se pueden llenar las botellas). Este ha sido durante mucho tiempo un obstáculo para el cambio de tecnología —la preocupación por la aceptación de los nuevos envases en el mercado—, pero con un mercado y consumidor abiertos a los cambios drásticos, el momento nunca ha sido más oportuno.

Gracias por leer un artículo que creemos importante en este momento crucial para la industria de lácteos en Estados Unidos. Tengo un gran conocimiento sobre tecnologías disponibles y en desarrollo para llenado de leche líquida. Si tiene alguna pregunta y desea analizar este tema más a fondo, no dude en contactarme. Estaré encantado de ayudarle.

Mike Collins
Gerente de Desarrollo de Negocios para Aplicaciones de Lácteos de Pneumatic Scale Angelus