Análisis de Ciclo de Vida (ACV): Queso

Fresco de Vaca “Campo

Alegre’’.

Análisis de Ciclo de Vida de Producto: Queso Fresco de Vaca ‘’ El Campo Alegre’’.

Por

1 Llivicura Alvarado Mercy Alexandra, Montalván Chumy Nelson Ismael, Naspud Rojas Maritza Elizabeth, Vera Castro Johana Marianela.

1 Carrera de Ingeniería en Biotecnología de los Recursos Naturales. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca. Provincia del Azuay. Ecuador.

1. Fase de definición e introductoria del análisis de ciclo de vida.

a) Nombre: Queso Fresco del Campo Alegre.b) Descripción: Análisis de Ciclo de Vida de la elaboración de queso fresco con receta artesanal,

pero con producción moderadamente industrial, de manera sustentable en el austro ecuatoriano. c) Objeto de Estudio: El ACV que se va a utilizar será un medio para proveernos de un marco

sistemático que nos ayude a identificar, cuantificar, interpretar y evaluar los impactos medioambientales de puedan derivarse a partir del proceso productivo de nuestro queso fresco, mediante una función o servicio de manera ordenada. Este análisis se trata de una herramienta diagnóstica que puede ser utilizada para comparar nuestro queso con otros productos lácteos ya existentes en el mercado ecuatoriano o con otras normativas, pudiendo indicar áreas de mejora para nuestra empresa o ayudar en el diseño de nuevos procesos para satisfacer al 100 % la demanda de nuestros consumidores sin afectar el ecosistema natural que rodea nuestro entorno de producción, es decir transfórmanos en una empresa positiva y ecológicamente sustentable.

d) Objetivos del Análisis de Ciclo de Vida:

Evaluar las cargas ambientales asociadas al ciclo productivo de nuestro queso fresco de vaca, identificando y cuantificando tanto el uso de materia y energía como las emisiones que puedan ser liberadas al entorno.

Elaborar un inventario de categorías de impacto a que pueden dar lugar las diversas cargas ambientales generadas por el ciclo productivo de nuestro queso fresco de vaca (efecto invernadero, acidificación, eutrofización, agotamiento de recursos, etc.).

Seleccionar para el sistema en estudio y en función de los resultados del inventario y de las categorías de impacto, que se consideren, un sistema de remediación ambiental plenamente sustentable y amigable con los entornos naturales agrícolas del Austro Ecuatoriano.

Contribuir al desarrollo sostenible de las comunidades agro ganaderas de la provincia del Azuay vinculadas ya sea directa o indirectamente con el proceso productivo desarrollado por nuestra empresa en la elaboración y venta de quesos frescos de vaca.

e) Alcance del Estudio: Se analizara el ciclo de vida desde la cría de las vacas hasta el fin de vida del producto en manos propias del consumidor y el consecuente tratamiento posterior de los residuos generados de dicho consumo (Owens, 1998).

2. Fase de preparación del modelo del análisis de ciclo de vida.

A. Flujograma general para análisis de ciclo de vida de queso fresco.

A. Inventario general para análisis de ciclo de vida de queso fresco (ICV).

Tabla.1. Tabla de inventario general para análisis de ciclo de vida de queso fresco (ICV).

Materia prima para elaboración de queso.Descripción. Unidad indeterminada por definir en cada

especificación (considerada por cada unidad de queso).

Agua Natural [H2O]. Cantidad indeterminada por el momento.Cloruro de Calcio [CaCl2]. 1423.5 g por año.Cloruro de Sodio [NaCl]. 23725 g por año.

Cuajo Liquido 949 mL por año.Leche entera de vaca totalmente pura. 9490 Litros por año.

Equipos, Maquinaria e Infraestructura Productiva.Descripción. Unidad indeterminada por definir en cada

especificación (unidades disponibles en la fábrica actualmente).

Balanza Analítica con precisión (+-1) 20 unidades.Balanza gramera. 35 unidades.Baldes Plásticos. 250 unidades.

Cocina industrial o Marmita. 10 unidades.Coladores. 300 unidades.

Cronometro. 10 unidades.Cucharones Batidores de Malla. 200 unidades.

Cuchillos. 250 unidades.Fósforos. 500000 unidades por año.

Guantes de caucho. Un par para cada empleado (50 empleados).Jarras graduadas. 200 unidades.

Lienzo. 1000 unidades.Lira. 1500 unidades.

Mallas Plásticas. 2000 unidades.Moldes de Acero Inoxidable. 2500 unidades.

Ollas de acero inoxidable de 30 Litros de Capacidad.

800 unidades.

Planta Productora de Quesos (Productividad en Masa Moderada).

1 Localizada en el centro cantonal de San Fernando (Azuay).

Prensa/ Volteadora Automática. 1 prensa con capacidad de trabajar en 200 quesos por hora.

Tabletas de cortar. 400 unidades.Equipos de Seguridad e Higiene Industrial.

Descripción. Unidad indeterminada por definir en cada especificación (unidades disponibles en la

fábrica actualmente).Bota de Caucho. 1 par por empleado (50 empleados).

Cofia. 1 por empleado (50 empleados).Guantes de Caucho. 1 par por empleado (50 empleados).

Mandil. 1 por empleado (50 empleados).Mascarilla. 1 por empleado (50 empleados).

Insumo y maquinaria para etiquetado y envasado.Descripción. Unidad indeterminada por definir en cada

especificación.Adhesivo Alimentario Despreciable.

Envase Tipo PET (10 g) 87600 envases empleados por año.Etiquetas de papel biodegradable (1 g) Etiquetas de papel biodegradable (1 g)

87600 envases empleados por año.Etiquetadora y Envasadora Automática. Una con capacidad de empaque de 20 quesos por

hora (240 quesos por día/ 12 horas de operación).

Insumos e infraestructura Agro ganadera.Descripción. Unidad indeterminada por definir en cada

especificación (unidades disponibles en la fábrica actualmente).

Bomba de Ordeño Automática ''La Vaca Alegre'' 1 bomba con capacidad de extracción de 20 vacas simultaneas.

Pastizal en el Cantón San Fernando (Azuay). 5 Hectáreas.Pienso. 1300 Kilos de pienso por año.

Sala de Ordeño (entrada principal al pastizal) Sala de Ordeño con capacidad de extracción de 20 vacas simultaneas (acorde a la funcionalidad de la

bomba de ordeño)Ganada vacuno de raza Holstein. 50 cabezas de ganado.

Insumos de Oficina.Descripción. Unidad indeterminada por definir en cada

especificación (unidades disponibles en la fábrica actualmente).

Papel 50 kg de papel por empleado/añoTóner 4 tóneres por año

3. Fase de valoración del impacto del ciclo de vida (VICV) por etapas.

En esta etapa básicamente se definen la relevancia de las entradas y las salidas que habían sido previamente definidas para la preparación del modelo general del análisis de ciclo de vida de nuestro queso fresco del campo.

A. Materias Primas.

Descripción.

I. Nombre: Etiquetas y envase

Descripción: Cada unidad funcional se envasara en una bolsa de plástico tipo PET de unos 10g, e incluirá una etiqueta de papel de aproximadamente 1g. La cantidad de adhesivo alimenticio que se utiliza se considera despreciable.

II. Nombre: Fermentos y Cuajo Descripción: Se añadirán los fermentos y los cuajos, en cantidades muy pequeñas (5 g

de fermento por cada 100 litros de leche y 1 g de cuajo por cada 50 litros de leche).

III. Nombre: Material de oficina Descripción: Materiales de oficina en concreto papel de oficina y tóner según los usos

promedio para oficina en el Austro Ecuatoriano (50 kg de papel por empleado y año, y 4 tóneres al año).

IV. Nombre: Pienso Descripción: Las vacas pastan libremente en nuestros pastizales cercanos a San

Fernando en la sureña Provincia del Azuay, pero se les añadirá como complemento pienso, en cantidad aproximada de 500 grs por animal a la semana. Como existen 50 animales, por tanto se utilizan 1300 kilos de pienso al año. Se aplicara el factor de proporción de 72/50.000, equivalente a la producción semanal del queso objeto de estudio y toda la producción que se distribuirá no solo en el austro de nuestro país sino en todo el Ecuador.

V. Nombre: Salmuera Descripción: Sal y Agua. Este producto no forma parte del producto final, sino que se

recicla en un 90%, por tanto se aplica una asignación, a modo de pérdidas, del 10%. Se utilizan unos 200 litros de agua.

VI. Nombre: Ordeño Descripción: La sala de ordeño se utiliza a diario. Se expone aquí el consumo eléctrico

necesario para la extracción de la leche. Se considera el alumbrado y la bomba de extracción de la leche (Owens, 1998).

Flujograma para definición de variables de entrada y salida.

VICV para Materias Primas.

Etiquetas y Envase.Bolsas Plástico tipo PET 10 g.

Etiqueta de papel 1g.

Adhesivo Alimentario.

Desechos Sólidos.

Otros Desechos.

Fermentos y Cuajos.Fermentos.

Cuajos.

Leche.

Probable formación de efluentes de

agua contaminadas.

Otros desechos.

Pienso.Pienso

complementario

Probable formación de efluentes de

agua contaminadas.

Emisiones a la Atmosfera.

B. Producción

VII. Nombre: Tratamiento de la Leche Descripción: Consiste en el filtrado de la leche para eliminar macro-sustancias extrañas

procedentes de su manipulación o transporte. Posteriormente se homogeniza para igualar el tamaño de las partículas que al componen y así obtener una textura más uniforme.

VIII. Nombre: Pasteurización Descripción: Se coloca la leche en el equipo UHT y se pasteuriza, la temperatura a la

cual está expuesta la leche es alrededor de 138°C por lapso de tiempo de 2 a 5 segundos. Posteriormente se traslada a cubas de elaboración. En este proceso se considera el gasto energético y del agua.

Sal

Agua.

Probable formación de efluentes de

agua contaminadas

por pérdidas del 10 % del total

utilizado.

Ordeño.

Sala de Ordeño.

Ordeñadora Automática.

Energía Mecánico- Eléctrica.

Efluentes de Agua

Contaminados.

Emisiones a la Atmosfera.

Residuo Energético.

VICV para Materias Primas.

Flujograma.1. Flujograma con definición de relevancia para entradas y salidas de la valoración del impacto del ciclo de vida (VICV) por etapas (Sellers, 1993).

Salmuera.

IX. Nombre: Coagulación Descripción: En la cuba de elaboración la leche se eleva a una temperatura alrededor

de 35°C y se añaden los fermentos y cuajos, este proceso tarda aproximadamente 45 minutos y se realiza de forma manual. Al final se obtiene la cuajada.

X. Nombre: Corte de la Cuajada y Desuerado Descripción: Una vez coagulada la leche, se procede a su corte mediante unos

instrumentos denominados liras. Como consecuencia del corte se produce un drenaje de suero. Se considera el gasto energético de la maquinaria.

XI. Nombre: Moldeado Descripción: Consiste en el llenado de los granos de cuajada en moldes, los mismos

que serán de acero inoxidable o plástico biodegradable.

XII. Nombre: Prensado Descripción: Una vez llenados los moldes, pasamos al prensado que tiene como

finalidad dar la forma definitiva al queso, evacuar el suero y favorecer la unión de los granos de la cuajada. Se lo realiza de forma mecánica.

XIII. Nombre: Salado Descripción: Una vez prensados los quesos se depositan en salmuera durante 12 horas,

tiene como finalidad regular el proceso microbiano evitando el crecimiento de microorganismos indeseables. Este proceso se realiza de forma manual.

XIV. Nombre: Maduración y Afinado Descripción: Los quesos son mantenidos en cámaras de maduración donde se controla

la temperatura, humedad, aireación.Durante esta fase existen procesos mecánicos como el volteo de los quesos, consiguiendo que al maduración sea uniforme y evitando que se deformen; el cepillado de las cortezas.

XV. Nombre: Etiquetado y Envasado Descripción: Los quesos se etiquetan y se envasan al vacío. El proceso requiere de

unos 10 segundos de uso de la máquina por cada unidad.

VICV para Producción.

Tratamiento de la LecheMateria Prima:

LecheLeche

Pasteurización UHT

(138°C: 2-5 s)

Residuo Energético.

Formación de efluentes.

Emisiones a la atmosfera.

Leche

Energía Térmica.

Coagulación

(35°C: 45 min)Leche

Fermentos y Cuajos.

Energía Térmica.

Residuo Energético.

Emisiones a la atmosfera.

Formación de efluentes.

Corte de la Cuajada y Desuerado.

Cuajada.

Energía Electro –Mecánica.

Emisiones a la atmosfera.

Desgaste energético.

Abundancia de Suero Residual.NOIncorporación

programa provincial de

gestión de residuos líquidos.

SI

Suero Residual.

Políticas gubernamentales

Aguas tratadas.

Estrategias sustentables.

Elaboración del RequesónSuero

Fermentos y Cuajos

C. Distribución y Trasporte

XVI. Nombre: Distribución del queso terminado Descripción: La empresa realiza la distribución del producto terminado directamente a

los puntos de venta con recursos propios, además también se realiza venta directa a consumidores. La distribución se realiza en circuitos independientes varias veces por semana para garantizar al consumidor un producto fresco de calidad.

XVII. Nombre: Transporte de la leche Descripción: La leche se transporta de la sala de ordeño en cisternas.

Moldeado y Prensado

Emisiones a la atmosfera.

Residuo Energético.

Residuos Sólidos.

Queso.

Moldes.

Energía Mecánico- Térmica.

Salado y Maduración

Emisiones a la atmosfera.

Formación de efluentes por aguas

contaminadas.

Salmuera.

Etiquetado y Envasado

Bolsas Plástico tipo PET.

Etiqueta de papel.

Adhesivo Alimentario.

Energía Mecánico- Térmica.

Residuos Sólidos.

Energía Residual.

Emisiones a la atmósfera

VICV para Producción.

Flujograma.2. Flujograma con definición de relevancia para entradas y salidas de la valoración del impacto del ciclo de vida (VICV) por etapas (Sellers, 1993).

Residuos liquidas listos para tratamiento bajo

gestión.

XVIII. Nombre: Transportes asociados a la cría Descripción: Incluye todo lo que respecta a material veterinario, alimentación para el

ganado, materias primas para el proceso y otros.

D. Uso y Mantenimiento.

XIX. Nombre: Control de calidad Descripción: la atención limitada al cuidado de la calidad de la materia prima y a la

inocuidad del producto final.

XX. Nombre: Conservación Descripción: Lo más aconsejable es consumirlo en los días siguientes a su apertura o

compra y mantenerlos siempre en refrigeración ya que esta es imprescindible en este tipo de productos.

E. Generación de Residuos y Aspectos Ambientales

XXI. Nombre: Fuentes de generación de contaminantes Descripción: Las emisiones atmosféricas en la industria láctea son producidas

básicamente por las calderas, y por el polvo generado en los procesos de formulación y secado de leche y suero.

XXII. Nombre: Caracterización de efluentes líquidos Descripción: Presenta como principales contaminantes aceites y grasas, sólidos

suspendidos, DQO, DBO y nitrógeno amoniacal. La azúcar constituyente de la leche denominada lactosa es uno de los principales aportantes de DBO en los procesos productivos. Adicionalmente, el Ril (residuos de desecho) presenta variaciones significativas en pH y temperatura durante el día

XXIII. Nombre: Caracterización de residuos sólidos Descripción: Son generados en el proceso productivo son plásticos, maderas, metal,

papel y lodos de proceso provenientes de la estandarización de la leche, de las descremadoras y de los equipos de limpieza.

XXIV. Nombre: Caracterización de las emisiones al aire Descripción: En general, el único problema se produce por material particulado

generado en las calderas.

XXV. Nombre: Molestias Descripción: Los olores molestos son provocados por la descomposición de productos

en devolución, por los Riles generados en el proceso productivo y cuando los equipos no se lavan con una frecuencia adecuada. Por otra parte, el almacenamiento de quesos o su derretimiento puede provocar olores desagradables.

XXVI. Nombre: Impactos ambientales actuales y potenciales Descripción: Está concentrado básicamente en la problemática de los Riles y de los

lodos producidos en su tratamiento. La descarga de éstos, sin previo tratamiento a un curso de agua superficial se traducirá inevitablemente en un gran impacto ambiental, dependiendo obviamente de la carga contaminante y del caudal del cuerpo receptor.

F. Prevención de la Contaminación y Optimización de Procesos

XXVII. Nombre: Estrategias y jerarquía de prevención de la contaminación Descripción: Son aquellas que guardan relación con la conservación de agua y energía y

la optimización de los procesos y operaciones.

XXVIII. Nombre: Control de procesos, eficiencia y prevención de la contaminación Descripción: La creación de un Comité de Prevención, con suficientes atribuciones

para proponer y efectuar cambios. Mejoramiento continuo de los equipos, métodos de trabajo y sistemas de monitoreo y control de los procesos productivos.

XXIX. Nombre: Posibilidades de minimización, reusó, recirculación, recuperación y reciclaje Descripción: Sistema de recuperación de los materiales que quedan en los estanques y

líneas de saborización; recuperación de los finos, provenientes del procesamiento de queso por filtración o centrifugación para subproductos o alimentación animal; recuperación de aceites usados, provenientes del mantenimiento de vehículos y equipos.

G. Métodos para el Control de la Contaminación

XXX. Nombre: Tecnologías de tratamiento de efluentes líquidos Descripción: Los residuos generados deben someterse a tratamiento, para así ser

dispuestos con el mínimo impacto ambiental. El pre-tratamiento puede ser del tipo físico o físico-químico, dependiendo de las concentraciones que presenten aquellos contaminantes inhibidores del proceso biológico.

XXXI. Nombre: Tratamientos físicos Descripción: Los procesos físicos involucran operaciones gravitacionales, manuales o

mecánicas, que permiten remover básicamente sólidos de distinta granulometría y densidad del efluente.

Las operaciones unitarias involucradas son las siguientes:

XXXII. Nombre: Tratamientos químicos Descripción: Involucra la separación de la materia suspendida del efluente. Entre la

materia suspendida se incluye a las proteínas, las cuales se coagulan bajo condiciones de balance químico y pH específicas.

XXXIII. Nombre: Tratamientos biológicos Descripción: Reduce el parámetro DBO5, el cual es aportado básicamente por

proteínas, carbohidratos, azúcar, lactosa y detergentes. En la línea de alimentación al proceso biológico se adicionarán los nutrientes necesarios, a base de N y P, para lograr la complementación alimenticia, necesaria para el óptimo crecimiento de las bacterias y la consecuente biodegradación de la materia orgánica remanente.

H. Eliminación y Disposición de Residuos Sólidos

XXXIV. Nombre: Tratamiento de lodos del tratamiento de los Riles Descripción: Los lodos deshidratados pueden disponerse en rellenos autorizados, o

bien en plantas de compostaje, para posterior uso como mejorador de suelos agrícolas. También podrían utilizarse como combustible en hornos cementeros, debido a que cuentan con un alto valor energético.

XXXV. Nombre: Disposición de residuos sólidos generados en el proceso productivo Descripción: Lo más recomendable para los plásticos, maderas, metales y papeles

generados es separarlos y entregarlos a terceros para su reciclaje y/o reutilización.

XXXVI. Nombre: Producto vencido o fuera de fecha Descripción: Se transporta en envases hasta relleno municipal o a su vez se ha tratado

de reciclar producto vencido a alimentación animal, sin embargo existe la tendencia de comercializarlos en un mercado secundario, lo cual es de alto riesgo, razón por la cual su disposición en relleno municipal es lo más recomendable.

4. Fase de interpretación de resultados por etapas del ACV.

Nota: Ya que esta es únicamente una proyección teórica de un ACV que se ejecutara o extrapolara a la realidad en instancias posteriores, no se disponen de valores numéricos o cualitativos concretos por lo tanto se presentan solo modelos gráficos de los resultados que se planean obtener.

A. Materias Primas.

Modelo grafico proyectado para huella ecológica del ACV de Materias Primas para Queso Fresco de Campo Alegre.

Fermentos y Cuajo. Etiquetas y Envase. Pienso.Material de Oficina. Salmuera.

Fig.2. Proyección modelada de resultados gráficos que se presume se obtendrá con respecto a la huella ecológica del ACV de Materias Primas para Queso Fresco de Campo Alegre (Sellers et al, 1993).

B. Producción

El mayor volumen de los residuos orgánicos se origina en el proceso de elaboración del queso. Estos residuos se pueden recoger por separado o separarlos de las aguas residuales por medio de un tamizado simple y dado a su carácter orgánico pueden aprovecharse como subproductos para la alimentación animal; de esta forma disminuiríamos los gastos de alimentación de los mismos.

Los residuos de envases generados durante la recepción de la materia prima o el envasado de los productos, van a ser separados en el interior de la empresa, de acuerdo al tipo de residuo (Vidrio papel, plástico, madera, etc.) de esta forma podrían ser utilizados en la fabricación de otros productos.

Tomando en cuenta estas medidas, se puede decir que los procesos que se realizan en la empresa son amigables con el medio ambiente.

C. Distribución y Trasporte

En cuanto a la distribución y trasporte, los residuos que se ocasionan en esta etapa de producción no son muy significantes debido a que aquí utilizamos trasportes adecuados para cada elemento necesario y de por ende para nuestro producto terminado.

Aquí tenemos los residuos generado al momento de receptar el material, tanto, alimentación para animales como insumos veterinarios los cuales deben ser desechados según su tipo (vidrios, plásticos y papeles) para así poder darles el tratamiento y/o eliminación adecuada.

D. Uso y Mantenimiento.

Aquí tenemos como residuo el empaque en sí de nuestro producto el cual no es toxico para el ambiente por lo tanto los consumidores pueden desecharlo normalmente con el resto de desechos de la cocina.

5. Fase de interpretación de otros resultados generales del ACV.

Nota: Al igual que en la etapa anterior, ya que esta es únicamente una proyección teórica de un ACV que se ejecutara o extrapolara a la realidad en instancias posteriores, no se disponen de valores numéricos o cualitativos concretos por lo tanto se presentan solo modelos gráficos de los resultados que se planean obtener.

Fig.3. Proyección modelada de resultados gráficos que se presume se obtendrá con respecto a otras huellas ecológicas del ACV para Queso Fresco de Campo Lechero (White et al, 1995).

Fig.4 Proyección modelada de resultados gráficos que se presume se obtendrá con respecto a huellas por el tipo de emisiones añadidas en el ACV para Queso Fresco de Campo Alegre (White et al, 1995)

P r oc e s a do .

P r odu c c i on .

D i st r i b

u c i on .

U s o .

F i n d

e Vi d

a .

020406080

MODELO PROYECTADO PARA huellas no previstas por cada una de las

etapas del ACV para el Queso Fresco del Campo Alegre.

Fig.5 Proyección modelada de resultados gráficos que se presume se obtendrá con respecto a huellas no previstas por cada una de las etapas del ACV para el Queso Fresco del Campo Alegre (White et al, 1995)

1. Bibliografías.

[1] Owens, J.W. (1998). Por qué la evaluación del impacto del ciclo de vida se describe ahora como un sistema indicador, Int. J. LCA. 4: 81-86Pittinger, C.A. (Fig.1.)

[2] Sellers, J.S., Janzen, D.C., Koch, D.G., Rothgeb, T.M., Hunnicutt, M.L. (1993). Inventarios de ciclo de vida medioambiental de la producción y las fuentes de agentes tensioactivos empleados en la agroindustria. JAOCS. 70: 1-15. (Fig.2.) (Flujograma.1.)

[3] Soto, I. (Agosto de 2011). ACD.edu. Obtenido de Proceso Productivo en la Elaboración del Queso: http://www.academia.edu/6836996/PROCESO_PRODUCTIVO_QUESO_FRESCO_Materia_prima

[4] White P W, Franke M, Hindle P (1995). Gestión integral de residuos sólidos: un inventario agrícola del ciclo de vida. Publicado por Chapman & Hall, Wester Cleddens Road, Bishopbriggs, Glasgow G64 2NZ. (Fig.3) (Fig.4) (Fig.5.).