El consumo de energía es un gasto operativo importante en cualquier planta de producción de alimentos para mascotas. Muchos fabricantes desconocen el impacto significativo que la energía de extrusión tiene en la economía general de la producción y los objetivos de sostenibilidad. El consumo excesivo de energía no solo incrementa las facturas de servicios públicos, sino que también puede causar inconsistencias en el producto, desgaste mecánico y problemas ambientales. Elegir y optimizar la extrusora de alimentos para mascotas adecuada requiere comprender claramente el consumo de energía (mecánico, térmico y eléctrico). Este artículo ofrece un análisis detallado y basado en datos sobre el consumo de energía de las extrusoras de alimentos para mascotas, los factores que influyen en él y cómo reducirlo.

En promedio, una extrusora de alimento para mascotas consume entre 200 y 800 kWh por tonelada de producto terminado, dependiendo de la formulación, el tipo de extrusión (de tornillo simple o doble), el contenido de humedad, la capacidad de producción y el grado de automatización. El consumo de energía se realiza principalmente por motores (mecánicos), calentadores de vapor o eléctricos (térmicos) y sistemas auxiliares como compresores de aire y unidades de refrigeración.

El consumo de energía puede variar considerablemente entre sistemas, por lo que es crucial analizar su configuración de extrusión específica para gestionar eficazmente los costes operativos. En este artículo, exploramos los tipos de energía utilizados, qué influye en el aumento o la disminución del consumo, cómo monitorizarlo y las estrategias para reducirlo sin comprometer la producción ni la calidad.

Tipos de energía en la extrusión de alimentos para mascotas

Hay dos formas principales de consumo de energía en la extrusión de alimentos para mascotas:

1. Energía mecánica (eléctrica)

Solía conducir:

• Motores de tornillo
• Motores de alimentación
• Sistemas de corte
• Transportadores y bombas

Esto se mide en kilovatios (kW) y se correlaciona directamente con:

• Tipo de producto y viscosidad
• Presión de retroceso
• Velocidad y par del tornillo
• Factor de carga del sistema

2. Energía térmica

Solía hacerlo:

• Preacondicionar la mezcla (mediante vapor o agua caliente)
• Cocine el producto dentro del barril del extrusor
• Secar la croqueta extruida después de la extrusión.

La energía térmica se genera a menudo mediante:

• Calderas de vapor (gas natural, GLP, biomasa)
• Calentadores eléctricos (en líneas compactas o de bajo rendimiento)
• Secadores o intercambiadores de calor a gas

Desglose del consumo de energía por componente

Nota: Los valores varían dependiendo de si el extrusor es monohusillo (mayor entrada térmica, menor par mecánico) o doble husillo (mayor par, más energía mecánica).

Consumo de energía: extrusoras de uno o dos husillos

Gráfico: Contribución energética por tipo (Ejemplo: Línea de doble tornillo de 5 TPH)

| Componente | % Consumo de energía | |---------------------|----------------------| | Motor de accionamiento del tornillo | 25% | | Preacondicionador de vapor | 20% | | Secador | 35% | | Refrigeración y recubrimiento | 10% | | Otros (automatización) | 10% |

Factores que influyen en el consumo de energía

1. Formulación de recetas

Las formulaciones con alto contenido de proteínas o fibra aumentan la resistencia, lo que genera un mayor torque y una mayor demanda de vapor.

2. Humedad del producto objetivo

Los productos más secos requieren más energía de secado, lo que aumenta significativamente los kWh/tonelada.

3. Tasa de rendimiento

Menor rendimiento = menor eficiencia energética por tonelada (debido a costos generales de energía fijos).

4. Calidad del vapor y eficiencia de la caldera

El vapor a baja presión o húmedo reduce la eficiencia de transferencia térmica.

5. Antigüedad y diseño de los equipos

Los sistemas modernos están diseñados para la eficiencia energética, con barriles aislados, inyección directa de vapor, variadores de frecuencia (VFD) y secadores eficientes.

Estudio de caso: Auditoría energética de una línea de 3 TPH

Una instalación de alimentos para mascotas con sede en EE. UU. que opera una línea de tornillo único de 3 toneladas por hora mostró las siguientes métricas de energía después de un monitoreo durante 30 días:

• Motor de tornillo:Promedio 55 kWh/tonelada
• Preacondicionador de vapor:140 kWh/tonelada (equiv.)
• Secadora:220 kWh/tonelada
• Total: ~415 kWh/tonelada

Tras la implementación del aislamiento, los variadores de frecuencia y las trampas de vapor mejoradas, el consumo de energía se redujo a 340 kWh/tonelada, ahorrando aproximadamente entre $28.000 al año.

Estrategias para reducir el consumo energético

A. Optimización de la energía mecánica

• Usar VFDs en motores para que coincidan con la carga en tiempo real
• Monitoree el torque en función de la velocidad del tornillo para lograr una eficiencia óptima
• Limpie el tornillo y el cañón periódicamente para evitar la acumulación de resistencia.

B. Eficiencia energética térmica

• Aísle las líneas de vapor, barriles y secadoras.
• Utilice sistemas de recuperación de condensado
• Optimizar la eficiencia de la caldera y la presión del vapor.
• Instalar sensores de humedad y circuitos de retroalimentación en las secadoras

C. Automatización y Monitoreo

• Usar Medidores de energía y paneles SCADA para identificar ineficiencias
• Monitorizar la energía por lote, por receta o por línea de producto
• Ajustar la formulación o la configuración del proceso en función de los perfiles energéticos

Tendencias futuras en eficiencia energética

• Optimización de IA: Los sistemas aprenden las mejores configuraciones para minimizar la energía por tonelada.
• Secado regenerativo: Recupere el calor residual para precalentar el aire entrante.
• Sistemas híbridos eléctrico-vapor: Utilice energía eléctrica durante los períodos de baja carga para reducir los ciclos de la caldera.
• Monitoreo de la huella de carbono: Informes integrados para el cumplimiento ambiental y la elaboración de informes ESG.

Resumen: Directrices prácticas

Si está seleccionando u optimizando una extrusora de alimentos para mascotas, considere:

• Extrusoras de doble husillo utilizan más energía eléctrica pero ofrecen una menor demanda de vapor y un mayor control.
• El secado es la mayor carga térmica., por lo que actualizar u optimizar su secadora es lo que más vale la pena.
• El uso de energía depende del producto., y no hay un valor único que se adapte a todos los casos: monitorear, analizar y ajustar.

¿Está listo para optimizar la eficiencia energética de su extrusora?

Diseñamos y suministramos sistemas de extrusión de alimentos para mascotas energéticamente eficientes, con el respaldo de nuestra experiencia técnica y soluciones de monitoreo en tiempo real. Permítanos ayudarle a reducir sus costos de producción y su huella de carbono: contacte con nuestro equipo de ingeniería para obtener un análisis y una propuesta energética a medida.

PREGUNTAS FRECUENTES

P1: ¿Cuánta energía consume normalmente una extrusora de alimentos para mascotas?

A1: El consumo energético de una extrusora de alimento para mascotas varía según su tamaño, capacidad y condiciones de funcionamiento. Las extrusoras de pequeña escala pueden consumir entre 20 y 50 kWh, mientras que las extrusoras industriales pueden requerir entre 100 y 500 kWh o más por hora. El consumo total de energía se ve influenciado por factores como la composición del alimento, el contenido de humedad, la temperatura y la configuración del tornillo. Monitorear y optimizar estas variables puede reducir el consumo total.

P2: ¿Qué factores influyen en el consumo de energía de una extrusora de alimentos para mascotas?

A2: Diversos factores afectan el consumo energético de una extrusora de alimentos para mascotas, como el tipo de materia prima utilizada, el diseño de la extrusora (de tornillo simple o doble), parámetros operativos como la temperatura y la presión, y el nivel de humedad de la mezcla de alimento. Un mayor contenido de proteína y grasa, un menor contenido de humedad y tiempos de procesamiento más largos tienden a aumentar la demanda de energía. El mantenimiento regular y una calibración adecuada también son fundamentales.

P3: ¿Cómo pueden los fabricantes reducir el consumo energético de las extrusoras de alimentos para mascotas?

A3: Para reducir el consumo de energía, los fabricantes pueden optimizar la formulación del alimento, utilizar ingredientes preacondicionados, mantener tasas de alimentación constantes y garantizar el mantenimiento adecuado de los componentes de la extrusora. La implementación de motores y sistemas de accionamiento energéticamente eficientes, la automatización de las operaciones y el uso de datos en tiempo real para el control de procesos también pueden mejorar significativamente la eficiencia energética.

P4: ¿Existe alguna diferencia en la eficiencia energética entre las extrusoras de un solo tornillo y las de doble tornillo?

A4: Sí, las extrusoras de doble tornillo suelen ser más eficientes energéticamente al procesar recetas complejas o con alto contenido de grasa que las extrusoras de un solo tornillo. Si bien pueden tener un mayor consumo de energía inicial, las extrusoras de doble tornillo ofrecen una mejor mezcla, mayor rendimiento y una calidad de producto más consistente, lo que puede reducir el consumo total de energía por unidad de producción con el tiempo.

P5: ¿Por qué es importante comprender el consumo de energía en la producción de alimentos para mascotas?

A5: Comprender el consumo energético es crucial para la gestión de costos, la sostenibilidad ambiental y la optimización de procesos en la producción de alimentos para mascotas. Reducir el consumo de energía no solo disminuye los costos operativos, sino que también ayuda a alcanzar los objetivos de sostenibilidad y a cumplir con la normativa ambiental. El análisis de datos energéticos permite tomar decisiones informadas que mejoran la productividad y la rentabilidad.

Referencias

1. Eficiencia energética en la cocción por extrusión – https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877418304002 - ScienceDirect
2. Consumo de energía en la extrusión de doble tornillo – https://www.researchgate.net/publication/275351856 - ResearchGate
3. Producción de alimentos para mascotas y necesidades energéticas – https://www.allaboutfeed.net/processing/extrusion/the-role-of-energy-in-extrusion/ - Todo sobre piensos
4. Optimización del rendimiento del extrusor – https://www.extru-techinc.com/extrusion-optimization - Extru-Tech Inc.
5. Cómo mejorar la eficiencia energética en el procesamiento de alimentos para mascotas – https://www.petfoodprocessing.net/articles/15167-energy-efficiency-in-pet-food-plants – Procesamiento de alimentos para mascotas
6. Entendiendo los costos de la extrusión – https://www.feedstrategy.com/production/understanding-the-true-cost-of-extrusion/ - Estrategia de alimentación
7. Extrusoras de doble husillo frente a las de husillo único - https://www.thermofisher.com/blog/materials/twin-screw-vs-single-screw-extruders/ – Thermo Fisher Scientific
8. Consejos para ahorrar energía en extrusoras – https://www.ptonline.com/articles/energy-saving-tips-for-extruders – Tecnología de plásticos
9. La ciencia de la extrusión en alimentos para mascotas – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6822447/ - NCBI
10. Evaluación comparativa del uso de energía en la producción de alimentos – https://www.energy.gov/eere/amo/food-processing – Departamento de Energía de EE. UU.