Use of renewable energy sources and process integration methods in the dairy industry

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Eliany de la Caridad Valera Sterling
Eduardo García Noa

Abstract

Process Integration has been recognized as an active research field in food, chemical and dairy process industry, and Process Integration Methods a highly powerful tool for identifying and estimating potential energy savings in industrial processes. However, deal with the application of these methods in the dairy industry and in particular in yogurt technology so far, only brief summaries of this important field have been provided in the literature. This article presents a review of the state of the art in relation to the application of Dynamic Programming for the optimization of industrial processes, process integration methods as a tool for quality systems and continuous improvement and evaluation of opportunities of use of renewable energy sources as an alternative to contribute to the improvement and reduction of energy demand and reduce the consumption of fossil fuels in the dairy industry. This review could be useful to establish the possible directions that future research could take that integrates the methods analyzed in the dairy industry and particularly in the production of natural yogurt.

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Valera Sterling, E. de la C., & García Noa, E. (2023). Use of renewable energy sources and process integration methods in the dairy industry . Eco Solar, (83), https://cu-id.com/2220/n83e09. Retrieved from http://ecosolar.cubaenergia.cu/index.php/ecosolar/article/view/129
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References

Ahmetovi´c, E., Ibri ´c, N., Kravanja, Z., & Grossmann, I. E. (2015). Water and energy integration: A comprehensive literature review of non-isothermal water network synthesis. Computers and Chemical Engineering, 82, págs. 144–171.
Ahmetovi´c, Elvis; Kravanja, Zdravko. (2013). Simultaneous synthesis of process water and heat exchanger networks. Energy, 57(1), págs. 236-250.
Ahmetovic´ , E., Ibric´ , N., & Kravanja, Z. (2014). Optimal design for heat-integrated water-using and wastewater treatment networks. Applied Energy, 135, págs. 791-808.
Bergamin, R., VanNguyen, T., Bühlera , F., Bellemo, L., & Elmegaard, B. (2021). A method for faster application of process integration techniques in retrofit situations. Journal of Cleaner Production, 284.
Bergamini, R., Moussavi, A., Shahhosseini, H. R., Nguyen, T.-V., & Bellemo. (2021). Analysis of energy integration opportunities in the retrofit of a milk powder production plant using the Bridge framework. Journal of cleaner production, 328.
Bolaños Plata, O. (2014). Importancia de la Simulación en la Mejora de Procesos. Universidad Nacional Autónoma de México, Director: Silvina Hernández García. Tesis para obtener el título de Ingeniero Industrial.
Bravo Hidalgo, D. (2015). Energía y desarrollo sostenible en Cuba. Centro Azúcar, 42(4).
Cabalé Miranda, E., & Rodríguez Pérez de Agreda, G. (2020). Sistemas de gestión. Importancia de su integración y vínculo con el desarrollo. Estudios del Desarrollo Social: Cuba y América Latina, 8(1).
Chen, Z., Hou, Y., Li, X., & Wang, J. (2014). Simultaneous optimization of water and heat exchange networks. Korean Journal of Chemical Engineering., 31, págs. 558-67.
Cisneros Ramírez, C., Menéndez Pupo, A., Moralobo Padrón, M., Trinchet Soler, F., & Fernandez-Aballí Altamiran, C. (2021). Evaluación técnico-económica preliminar de la producción de electricidad. Ingeniería Energética, 42(1).
Cortés Martínez, R., Ramos Miranda, F., Miño Valdés, J., & Pérez Navarro, O. (2020). Modelación y simulación de procesos en la intensificación de instalaciones de. Ingenio, 2(2).
Čuček, L. y. (2019). Approaches for retrofitting heat exchanger networks within processes and Total Sites. Journal of Cleaner Production, 211, págs. 884-894.
Felipe Lorenzo, D. (2014). Estudio de eficiencia energética con energía renovable para la fermentación del yogur. Universidad de La Laguna. Escuela Politecnica Superior de Ingeniería, Director: Valerio. L. Gutiérrez Afonso. Trabajo Fin de Grado, La Laguna.
Fleites Avila, Y., Martí Marcelo, C., Albernas Carvajal, Y., Miño Valdés, J., & González Suárez, E. (2020). Experiencias de las Aplicaciones de la Programación Lineal en la industria de Procesos Químicos en Cuba. Centro Azúcar, 47.
Flores Verdugo, I. (2017). Modelo de programación de la producción con metodología de investigación de operaciones para la empresa Energy Cool. Universidad del Azuay. Escuela de Ingeniería de la Prducción y Operaciones, Director: Iván Coronel. Trabajp de titulación previo a a Obtención del título de Ingeniero en Producción y Operaciones, Cuenca.
Fritzson, P. (2015). Introducción al Modelado y Simulación de Sistemas Técnicos y Físicos con Modelica.
González Sánchez, D., Díaz Infante, S., & Peñuñuri, F. (2018). Del algoritmo de programación dinámica a los procesos Markovianos de decisión. Miscelánea Matemática, 66, págs. 57-80.
Hou , Y., Wang , J., Chen , Z., Li , X., & Zhang , J. (2014). Simultaneous integration of water and energy on conceptual methodology for both single- and multi-contaminant problems. Chemical Engineering Science, 117, págs. 436-44.
Ibric´ , N., Kravanja, Z., & Ahmetovic´ , E. (2014). Two-step mathematical programming synthesis of pinched and threshold heat-integrated water networks. Journal of Cleaner Production, 77, págs. 116-39.
Ibric´, N., Ahmetovic´, E., & Kravanja, Z. (2014). Simultaneous optimization of water and energy within integrated water networks. Applied Thermal Engineering, 70, págs. 1097-122.
Jablonsky, J., & Skocdopolova, V. (2017). Análisis y Optimización del Proceso de Producción en una Empresa Procesadora de Leche. Información Tecnológica, 28(4), págs. 39-46.
Jiménez Gutiérrez , A., Lona Ramírez , J., Ponce Ortega , J. M., & Halwagi , M. (2014). An MINLP model for the simultaneous integration of energy, mass and properties in water networks. Computers & Chemical Engineering., 71, págs. 52-66.
Kermani, M., Périn-Levasseur, Z., Benali, M., Savulescu, L., & Maréchal, F. (2016). A novel MILP approach for simultaneous optimization of water and energy: Application to a Canadian softwood Kraft pulping mill. Computers and Chemical Engineering, 102, págs. 238-257.
Legarreta Cruz, D. (2018). Integración energética en la UEB de Productos Lácteos de Santa Clara. Universidad Central Marta Abreu de la Villas, Tutor: Juan Pedro Hernandez Touset, Santa Clara.
Leng Chewa, I. M., Yee Foo, D. C., Bonhivers, J. C., Stuart, P., Alva Argaez, A., & Savulescu, L. E. (2013). A model-based approach for simultaneous water and energy reduction in a pulp and paper mill. Applied Thermal Engineering, 51, págs. 393-400.
León Ramentol, C. C., Menéndez Cabezas, A., Rodríguez Socarrás, I. P., García González, M. C., & Fernández Torres, S. (2018). Importancia de un sistema de gestión de la calidad en la Universidad de Ciencias Médicas. Archivo Médico de Camagüey, 22(6).
Lorenzo Llanes, J. (2016). Propuesta de Alternativas para la Integración de Agua y Energía en la producción de Azúcar Crudo. Instituto Superior Politénico José Antonio Echeverría, Tutor: Alain Perez González. Memoria escrita para optar por el título de Máster en. La Habana.
Lorezo LLanes, J., Zumalacárregui de Cárdenas, L., & Mayo Abad, O. (2016). Integración Simultánea de Agua y Energía: Logros y Desafíos. Centro Azúcar, 43(1), págs. 37-50.
Luo , Y., Liu , Z., Luo , S., & Yuan, X. (2014). Thermodynamic analysis of non-isothermal mixing’s influence on the energy target of water-using networks. Computers & Chemical Engineering, 61, págs. 1-8.
Manassaldi, J. (2017). Aplicación de Técnicas de Programación Matemática y Métodos de Integración de Procesos para determinar la Síntesis y el Diseño óptimo de una Planta de Cogeneración de Ciclo Combinado. Universidad Tecnológica Nacional, Director: Sergio F. Mussati. Tesis presentada como parte de los requisitos de la Universidad Tecnológica Nacional para la obtención del Grado Académico de Doctor en Ingeniería, Rosario.
Morales Pons, Á., & Cisneros Ramírez, C. (2020). Estudio de Factibilidad de la Aplicación de la Energía Solar en una Planta de Helados. Eco Solar, 74, ISSN: 1028-6004. La Habana: Ed. Cubasolar.
Moreno Aznar, L., Cervera Ral, P., Ortega Anta, R., Díaz Martín, J., Baladia, E., & Basulto, J. (2013). Evidencia científica sobre el papel del yogur y otras leches fermentadas en la alimentación saludable de la población española. Nutrición Hospitalaria, 28(6).
Muriedas García, S. (2021). Programación Dinámica con Aplicaciones en la Economía. Universidad de Cantabria, Director: Luis Alberto Fernández Fernández. Trabajo de Fin de Grado para acceder al Grado en Matemáticas, Cantabria.
NC ISO 14001. (2015). Oficina Nacional de Normalización (NC). Sistema de gestión ambiental. Requisitos con orientación para su uso. La Habana, Cuba.
NC ISO 14004. (2016). Oficina Nacional de Normalización (NC). Sistemas de Gestión Ambiental-Directrices Generales sobre la Implementación. IDT. 2da ed. La Habana: Cuban National Bureau of Standards; 2016.
NC ISO 18001. (2015). Oficina Nacional de Normalización (NC). Seguridad y salud en el trabajo. Sistemas de gestión de seguridad y salud en el trabajo. Requisitos. La Habana, Cuba.
NC ISO 9000. (2015). Oficina Nacional de Normalización (NC), Norma Cubana Sistemas de Gestión de la Calidad - Fundamentos y Vocabulario. IDT. 3ra ed. La Habana: Cuban National Bureau of Standards; 2015.
NC ISO 9001. (2015). Oficina Nacional de Normalización (NC). Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos. La Habana, Cuba.
Nemati Amirkolaii, K., Romdhana, H., & Lameloise, M. L. (2019). Pinch Methods for Efficient Use of Water in Food Industry: A Survey Review. Sustainability, 11(16), págs. 1-26.
Padilla Diaz, D. S., & Vásquez Giraldo, D. J. (2017). Innovación y energía en las unidades productivas del sector lácteo. La eficiencia energética en la producción láctea.
Parra Huertas, R. A. (2012). Yogur en la salud humana. Lasallista de Investigación, 9(2).
Pérez León, A. (2017). Propuesta de Integración Energética en la Planta de Queso Crema de la UEB Productos Lácteos de Cárdenas. Universdad de Matanzas, Tutor: Agustín Benítez Hernández. Tesis Presentada como Requisito Parcial para la Obtención del Título de Máster en Ingeniería Asistida por Computadora, Matanzas.
Ramírez Martín, C., Cavieles Rojas, N., Méndez Salamanca, N., Cifuentes Osorio, R., & Ochoa Echeverria, M. (2019). Simulator to Improve the Productivity of Yogurt Processing Based on a Model of Finite Automaton. International Journal of Engineering and Technology, 11(2), págs. 344-351.
Robles Algarin, C., & Rodríguez Álvarez, O. (2018). Un panorama de las energías renovables en el Mundo, Latinoamérica y Colombia. Espacios, 39(34), pág. 10.
Rodríguez Gregorich, A., Benítez Cortés, I., Yero Pérez de Corcho, Y., & Barrios Rodríguez, M. (2017). Estimación de la inversión de una planta para producir yogurt natural. Centro Azúcar, 44(4).
Sadeghian Jahromi, F., & Beheshti , M. (2017). An extended energy saving method for modification of MTP process heat exchanger network. Energy, 140, págs. 1059-1073.
Sahu, G. C., & Bandyopadhyay , S. (2012). Energy optimization in heat integrated water allocation networks. Chemical Engineering Science, 69, págs. 352-64.
Seid, E. R., & Majozi , T. (2014). Optimization of energy and water use in multipurpose batch plants using an improved mathematical formulation. Chemical Engineering Science., 111, págs. 335-49.
Suárez Hernández, J., Sosa Cáceres, R., Martínez Labrada, Y., Curbelo Alonso, A., Figueredo Rodríguez, T., & Cepero Casas, L. (2018). Evaluación del potencial de producción del biogás en Cuba. 41(2).
Suárez, J. (2015). Producción integrada de alimentos y energía a escala local. Pastos y forrajes, 38(1), 2-7.
Vasquez, G. F. (2016). Aplicación de modelo de programación dinámica para la asignación de recursos del área de fuerza de ventas de la empresa Total Potentials. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas, Asesor: Bouillón Sardon, Adolfo. Trabajo de Suficiencia Profesional para optar al Título de Licenciado en Administración, Lima.
Velásquez Rueda, M. (2012). Planificación de un sistema. Signos, 4(2).
Yánez Moretta, P., & Rea Vaca, F. (2022). Sistemas Integrados de Gestión en un contexto de responsabilidad social. Polo del Conocimiento, 7(1).