An integrated approach for the optimal preliminary design of a malt drink production plant from sorghum

• Autores: Yailet Albernas Carvajal, G. Corsano, Irenia Gallardo Aguilar, Y. Fleites Avila
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 76, Nº. 587, 2019, págs. 226-235
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Un enfocament integrat pel disseny preliminar òptim d'una planta de producció de malta a partir de sorgo
  • Un enfoque integrado para el diseño preliminar óptimo de una planta de producción de malta a partir de sorgo
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• Resumen
  • español

    Con el objetivo de encontrar alimentos amigables para celíacos, el sorgo se presenta como un cereal con un alto contenido de nutrientes, que tiene varias propiedades beneficiosas, especialmente para aque-llos países que carecen de otros cereales tradicionales como el trigo, el maíz o el arroz. Además, el cultivo del sorgo es económicamente rentable y no contiene las proteínas que afectan a los pacientes celíacos. En los últimos años, se ha desarrollado una variedad de productos alimenticios de “libre de gluten” para me-jorar la dieta de los celíacos, como cervezas de sorgo, que a menudo son producidas de forma artesanal y a muy pequeña escala por cerveceros individuales. Sin embargo, hasta donde se conoce, no existe una bebida no alcohólica a base de sorgo. En este trabajo se pro-pone un modelo matemático para el diseño óptimo de una planta discontinua de producción de malta a partir de sorgo a nivel industrial. El modelo se formu-la como un problema mixto entero lineal, el cual se implementa y resuelve en GAMS utilizando el resol-vedor CPLEX. A través de resultados experimentales, se obtienen los parámetros de diseño y operación del modelo para desarrollar una formulación de ajuste real. Se minimiza el costo de inversión y se presenta un análisis técnico-social-económico con el objetivo de evaluar la opción más rentable y sostenible de producir malta a partir de sorgo. Para una producción de 5.000 L/d, el período de pago es de 4,8 años y el costo unitario por botella de 300 mL es de $ 0,312. La bebida de malta, obtenida con la tecnología presentada en este trabajo, cumple con los requisitos físicos y organolép-ticos establecidos para su consumo de acuerdo con la comparación reportada por Nieblas 1, con dos maltas de cebada comercializadas en Cuba malta Bucanero y Tínima.

  • català

    Amb l'objectiu de trobar aliments amigables per a celíacs, la sorgo es presenta com un cereal amb un alt contingut de nutrients, que té diverses propietats beneficioses, especialment per a aquells països que no tenen altres cereals tradicionals com el blat, el blat de moro o l'arròs. A més, el cultiu del sorgo és econòmicament rendible i no conté les proteïnes que afecten els pacients celíacs. En els últims anys, s'ha desenvolupat una varietat de productes alimentaris "lliure de gluten" per millorar la dieta dels celíacs, com cerveses de sorgo, que sovint són produïdes de forma artesanal i a molt petita escala per cervesers individuals. No obstant això, fins on es coneix, no existeix una beguda no alcohòlica a base de sorgo. En aquest treball es proposa un model matemàtic per al disseny òptim d'una planta discontínua de producció de malta a partir de sorgo a nivell industrial. El mo-del es formula com un problema mixt sencer lineal, el qual s'implementa i resol en GAMS utilitzant el resolvedor CPLEX. A través de resultats experimen-tals, s'obtenen els paràmetres de disseny i operació del model per desenvolupar una formulació d'ajust real. Es minimitza el cost d'inversió i es presenta una anàlisi tècnica-social-econòmica amb l'objectiu d'avaluar l'opció més rendible i sostenible de produir malta a partir de sorgo. Per a una producció de 5.000 L/d, el període de pagament és de 4,8 anys i el cost unitari per ampolla de 300 ml és de 0,312 $. La begu-da de malta, obtinguda amb la tecnologia presentada en aquest treball, compleix amb els requisits físics i organolèptics establerts per al seu consum d'acord amb la comparació reportada per Nieblas1, amb dos maltes d'ordi comercialitzades a Cuba malta Bucane-ro i Tínima.

  • English

    With the aim of finding friendly celiac food, sor-ghum is presented as a cereal with a high content of nutrients, which has several beneficial properties, especially for those countries that lack other tradi-tional cereals such as wheat, corn, or rice. In addi-tion, sorghum cultivation is economically profitable and it does not contain the proteins that affect celiac patients. In the last years, a variety of “free gluten” food products were developed for improving the celi-ac diet, as well as sorghum beers, which are frequent-ly produced in a home-made manner on a very small scale by individual brewers. However, to the best of our knowledge, there is not a non-alcoholic beverage from sorghum. In this work, a mathematical model for the optimal design of a batch plant for producing malt drink from sorghum at industrial level is pro-posed. The model is formulated as a mixed integer linear problem, which is implemented and solved in GAMS using the CPLEX solver. Through experimen-tal results, design and operation model parameters are obtained in order to develop real-fit formulation. The investment cost is minimized, and a techni-cal-social-economical analysis is presented in order to evaluate the more profitable and sustainable option to produce malt drink from sorghum. For a produc-tion of 5,000 L/d, the payback period is equal to 4.8 years and the unit cost per bottle of 300 mL is $ 0.312. The obtained malt drink with technology presented in this work, meets the physical and organoleptics re-quirements established for its consumption according with the comparison reported by Nieblas 1, with two malt drinks from barley commercialized in Cuba, Bu-canero and Tínima malt drink.