Caso de Éxito: Oxígeno en Depuradora Industrial
9 de abril de 2024
Ir al contenido El nitrógeno es el gas inerte de referencia en la industria alimentaria. Se utiliza para desplazar el oxígeno en el envasado de productos frescos y procesados, purgar depósitos y líneas de transporte, crear atmósferas de conservación en cámaras y cubrir superficies de aceite, vino y zumos durante su procesado. En todos estos casos, el requisito es el mismo: gas seco, limpio y con una pureza estable y documentable.
La mayoría de plantas alimentarias trabajan hoy con suministro externo de nitrógeno, ya sea en botellas a presión o en depósito criogénico. Ambas modalidades implican coste logístico recurrente, dependencia de un proveedor y gestión de stock. Un generador PSA instalado en planta elimina esas variables produciendo el nitrógeno que se necesita, en el momento en que se necesita, a partir del aire comprimido disponible en la instalación.
El envasado MAP (Modified Atmosphere Packaging) combina nitrógeno con CO₂ en proporciones variables según el producto. El nitrógeno actúa como gas de relleno para mantener el volumen del envase y desplazar el oxígeno, que es el principal agente de oxidación y desarrollo microbiano aerobio. La pureza requerida en este tipo de aplicaciones se sitúa habitualmente entre el 99% y el 99,5% de N₂, un rango que los generadores PSA alcanzan y mantienen de forma estable.
Antes de entrar en las torres de adsorción, el aire atraviesa un conjunto de etapas de filtración que incluye separadores de agua, filtros de partículas y, en la gran mayoría de instalaciones industriales con compresores de aceite, un filtro de carbón activado para aire comprimido. Este último elimina los vapores de hidrocarburos residuales que un compresor lubricado introduce en la línea de forma inevitable.
El nitrógeno se utiliza para crear ambientes de almacenamiento con concentración de oxígeno controlada en silos de cereales, depósitos de aceite de oliva, tanques de vino y mostos, y cámaras de conservación de frutas y verduras de ciclo largo. En estas aplicaciones el caudal de nitrógeno requerido puede ser bajo pero continuo, lo que hace especialmente eficiente la generación propia frente al suministro externo.
Antes de introducir producto en una línea de llenado o en un depósito de almacenamiento, la purga con nitrógeno elimina el oxígeno residual y la humedad del interior. Este paso es habitual en la industria del aceite, el vino, los zumos y cualquier producto sensible a la oxidación. También se aplica en líneas de envasado aséptico para eliminar contaminantes gaseosos entre lotes.
En plantas que utilizan transporte neumático de polvos y granulados alimentarios (harina, azúcar, especias, leche en polvo), el nitrógeno puede sustituir al aire comprimido como gas de transporte cuando el producto es sensible a la oxidación o existe riesgo de formación de atmósferas explosivas por polvo en suspensión. En estos casos la pureza requerida es menor pero el caudal puede ser elevado.
El rango de pureza requerido depende de la aplicación concreta. A diferencia de otros sectores, la industria alimentaria no trabaja con una única especificación.
| Aplicación | Pureza N₂ requerida | Concentración O₂ máxima |
|---|---|---|
| Envasado MAP (cárnico, lácteo) | 99,0 – 99,5% | 0,5 – 1,0% |
| Conservación de aceite y vino | 99,0% | < 1,0% |
| Purga de depósitos y líneas | 97,0 – 99,0% | 1,0 – 3,0% |
| Transporte neumático inerte | 95,0 – 98,0% | 2,0 – 5,0% |
| Envasado aséptico | 99,5% | < 0,5% |
Los generadores PSA de Nitromatic permiten ajustar la pureza de salida dentro del rango de diseño del equipo. Una pureza más alta implica un menor caudal neto de nitrógeno producido por cada Nm³ de aire comprimido consumido. Dimensionar el equipo para la pureza estrictamente necesaria en cada aplicación —y no para la pureza máxima posible— es la decisión que mayor impacto tiene sobre el coste de operación.
En una planta alimentaria, los compresores de aire que alimentan el generador de nitrógeno están habitualmente integrados en la misma red de aire comprimido que sirve a la maquinaria de producción. Esto implica que el aire puede contener trazas de lubricante en fase vapor, partículas y humedad residual.
El tren de filtración previo al generador debe incluir obligatoriamente un filtro de carbón activado para aire comprimido que retenga los vapores de hidrocarburos antes de que alcancen el tamiz molecular de carbón (CMS). En el sector alimentario, este punto tiene además una dimensión regulatoria: el nitrógeno producido en contacto con aire contaminado con aceite no puede clasificarse como apto para contacto con alimentos.
La norma de referencia para la calidad del aire comprimido en aplicaciones alimentarias es la ISO 8573-1 en su clase más exigente para aceite (Clase 1: < 0,01 mg/m³). El diseño del tren de filtración debe estar documentado y ser auditable.
Los compresores de aire utilizados en estas instalaciones pueden ser de tornillo sin aceite (oil-free), lo que elimina el riesgo de contaminación en origen, o de tornillo lubricado con el tren de filtración adecuado. Ambas configuraciones son compatibles con los generadores PSA de Nitromatic siempre que la calidad del aire de entrada cumpla con la especificación del equipo.
Sí, con condiciones. El gas producido por un generador PSA no contiene aditivos ni contaminantes inherentes al proceso de adsorción. La aptitud del nitrógeno para contacto con alimentos depende de la calidad del aire comprimido de entrada y del estado del tren de filtración, en particular del filtro de carbón activado para aire comprimido. El sistema debe estar documentado y diseñado conforme a ISO 8573-1 Clase 1 para aceite. Algunos clientes en el sector alimentario solicitan además una declaración de conformidad del fabricante del generador.
La mayoría de especificaciones de envasado MAP en sector cárnico y lácteo trabajan con nitrógeno entre 99,0% y 99,5% de pureza. El valor exacto depende de la mezcla de gases definida para cada producto y de los requisitos de vida útil del envase. El generador PSA se configura para la pureza de consigna y mantiene ese valor de forma estable mientras el sistema opera dentro de sus parámetros de diseño.
La relación de consumo de aire comprimido por Nm³ de nitrógeno producido depende de la pureza de salida requerida. A modo de referencia, para producir nitrógeno al 99% de pureza se requieren entre 3 y 4 Nm³ de aire comprimido por cada Nm³ de N₂. Para pureza del 99,9%, esa relación sube a 7-10 Nm³ de aire por Nm³ de N₂. El dimensionamiento correcto del compresor de aire es tan importante como el del propio generador.
El nitrógeno de uso alimentario está regulado como aditivo alimentario con el código E-941 en el Reglamento (CE) 1333/2008. El nitrógeno en sí no es el problema regulatorio; lo es la trazabilidad del proceso de generación y la calidad del gas producido. Esto implica documentar el sistema de filtración del aire, la pureza de salida del generador y los procedimientos de mantenimiento del equipo.
Instalar un generador PSA elimina el coste logístico del suministro externo —botellas, depósito criogénico, alquiler y transporte— sustituyéndolo por el coste eléctrico de los compresores de aire y el mantenimiento preventivo del equipo. En instalaciones con consumo continuo o semipermanente de nitrógeno, el periodo de retorno de la inversión se sitúa habitualmente entre 12 y 36 meses.
El suministro externo sigue siendo razonable en consumos muy bajos, muy irregulares o donde instalar un compresor de aire no es viable. Para el resto de escenarios, la generación propia es la opción con menor coste total a largo plazo.
Para ver las especificaciones técnicas de caudal, pureza y presión de los equipos disponibles, consulta la gama completa de generadores de nitrógeno. Si el objetivo es garantizar la calidad del gas producido de forma continua y documentable, el servicio de monitorización de nitrógeno registra pureza, caudal y estado del equipo en tiempo real.
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