7.capitulo v - ingeniería de la miel

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CAPITULO VINGENIERIA DE LA MIEL

5.1. ingeniera de la miel5.1.1. Descripcin del Producto5.1.1.1. Especificaciones del ProductoEs un endulzante lquido con una densidad de 1.16 kg/l, est considerado dentro de la gama de los edulcorantes de origen natural, elaborado a partir de un tubrculo dulce llamado Yacn, que almacena los azcares en forma de inulina, polmero que mediante exposicin a un tratamiento trmico se degrada en fructuosa. Es por ello que nuestro producto final es poseedor de una alta concentracin de fructuosa que le dar la caracterstica diferencial al mismo. La fructuosa es un monosacrido, que es un "azcar" con caractersticas especiales, porque tiene como propiedad el no ser directamente asimilable por el cuerpo, teniendo un 125% de mayor poder endulzante que la sacarosa compuesto principal del azcar. A continuacin presentamos el balance qumico de la hidrlisis de la inulina que produce la fructuosa, la reaccin es reversible.Condensacin

N (C6H12O) (C6H10O5)n + n (H2O)Hidrlisis

Fructosa InulinaAgua

5.1.1.2. Tipos y Presentacin Envase: Se tendr en 3 tipos, pequeo de 60 ml, mediano 120 ml, y grande 240 ml, buscando satisfacer los requerimientos de los clientes que nos refleja el estudio de mercado.Los envases sern de Polietileno color blanco y tapa superior verde claro, de forma lateral circular y paredes frontales planas. Se caracteriza por su flexibilidad y resistencia, permitiendo un fcil manejo del producto. El frasco gotero est provisto de una tapa en forma de cubierta, con pin bloqueador que permite mayor hermeticidad; la subtapa o tapn es de color natural y dosifica con exactitud el producto. Los envases sern adquiridos con la impresin de la etiqueta.

El Empaquetado Final: Ser en cajas de cartn corrugado, el cartn corrugado est formado por la unin de tres papeles, los cuales se denominan: el externo tapa o cara, el intermedio onda y el interno contratapa. El tipo de cartn corrugado a usar para nuestro empaque es el de una sola onda corresponde al denominado "simple onda" es el comnmente utilizado en este tipo de envases. Las caractersticas de estas cajas son: La altura aproximada del cartn es de 3,6mm. Las cajas cierran en la base y en la parte superior con aletas simples o comunes. Las cajas se unen en una arista por medio de un chapetn pegado. El exterior de las cajas va ser impresos con el logotipo del producto. Magnitudes de las cajas.

5.1.1.3. Caractersticas de la Materia Prima y los Insumos Materia Prima: Nombre Cientfico: Smallanthus Sonchifolius Familia: Asteraceas Origen: Llamado comnmente Yacn, se encuentran principalmente en los pases de Per, Bolivia y Ecuador. La adquisicin de la materia prima ser de races ya expuestas al sol para que el contenido promedio de azcares aumente en un promedio de 5 das variando la fructosa de 2-22 g por 100 en races frescas; alfa glucosa de 2-7 g; beta glucosa de 2-6 g, y sacarosa de 2-4 g. El tipo de Yacn a utilizar es el que posee un color amarillo en la parte comestible, con una humedad inicial de 86.6% antes de ser expuesta al sol y con un peso entre 200 a 350g.

Grfico 5.1: Yacn

Composicin por 100 gramos de porcin comestible.

Propiedades Efectivo antidiabtico, por su activa potencia hpoglycmca para reducir el nivel de azcar en la sangre. Reduce la cantidad de colesterol, y triglicridos (contra la arteriesclerosis). Favorece el desarrollo de las bifdobacterias y del bacillus subtilis en el colon. Evita el crecimiento de los microorganismos putrefcticos que tienden a provocar diarreas. Mejora la asimilacin de calcio. Estimula la sntesis de vitaminas del complejo B. Aporta bajo contenido calrico. Los azucares presentes no son cariognicos. Control del estreimiento, aumento de la excrecin. Factor preventivo del cncer.

5.1.1.4. Usos de la Materia Prima Para la elaboracin de pasas de yacn Para la elaboracin de jarabe de yacn Para la elaboracin de hojuelas de yacn Para la elaboracin de t de yacn.a. Insumo Principal: AguaEl abastecimiento de este insumo ser por el servicio que brinda Sedalib

b. Insumos Secundarios: Bisulfato de SodioQumicamente Puro, tendr la finalidad de limitar el pardeamiento de la pulpa de Yacn, al inactivar ciertas enzimas.

Hipoclorito de Sodio (NaOCl)Ser usado en el lavado y desinfeccin del Yacn una vez seleccionado, con una concentracin de 0.05%.

Conservantescido Glico. Los conservantes se utilizan para proteger los alimentos contra la proliferacin de microorganismos que pueden deteriorarlos o envenenarlos, con lo cual se aumenta el perodo de vida del producto.

5.1.2. Sistema de ProduccinEs de importancia el tener presente que el proceso productivo es qumico, por tanto la lnea de produccin es fcilmente ajustable a nuestros requerimientos de capacidad de maquinaria y de balance de lnea. El sistema de produccin de nuestra planta est dado por la combinacin de dos tipos de produccin por lotes y continua, esto debido a que existen dentro del proceso productivo operaciones que necesariamente se tendrn que realizar por lotes, permitiendo tener ventajas en costos unitarios que nos brinda el proceso continuo, se hizo un balance de lnea que evit los cuellos de botella y elimin los efectos generados por los tiempos muertos que genera las operaciones por lote.Otro factor de gran importancia en el sistema de produccin es la automatizacin a implantar en ciertas maquinarias, como parte de la tecnologa a usar, dando mayor flexibilidad y dinamismo a nuestra industria, el grado de seguridad de las operaciones estn garantizadas, puesto que han sido probadas y usadas lo suficiente en la industria como para asegurar su eficiencia y efectividad. Lo que implicara el evitar riesgos que son difciles de medir, tales como vida de uso del equipo, costo de mantenimiento, etc.

5.1.3. Proceso de Produccin Recepcin y Pesado: En esta etapa la materia prima es decepcionada y pesada. Acondicionamiento: En esta etapa la materia prima pesada, es expuesta al sol en un patio durante 4 horas, desde las 11:00am hasta las 3:00pm, por un periodo de 3 das con la finalidad de romper los enlaces oligofructanos en cadenas ms cortas. Seleccin: En esta la materia prima soleada es transportada y luego colocada en una faja transportadora para ser seleccionada y clasificada de acuerdo a su calidad y tamao, est debe de oscilar entre los 170 y 300gr. Lavado: Esta etapa se realiza mediante la continuacin de la faja transportadora, usada para la seleccin, la cual introduce la materia prima seleccionada en un sistema de duchas que lavar y desinfectar la materia prima con una solucin de hipoclorito de sodio al 0.05% (500ppm de cloro residual). Licuo-extraccin: En esta operacin el yacn hmedo es depositado en el licuo-extractor, en donde es pulpeado y centrifugado obtenindose de este proceso jugo y torta. Prensado: La torta obtenida del licuo-extractor ser prensada para recuperar el jugo que pueda contener. Neutralizado: La finalidad de esta operacin es limitar el pardeamiento del jugo de Yacn, al inactivar ciertas enzimas. Esta operacin consta de un tanque agitado que contiene bisulfito al 0.05%, donde ser depositado el jugo para su mezclado con el bisulfito.

Clarificado: En seguida el jugo es pasado por un clarificador a base de carbn activado que nos permitir obtener un jugo de un color ms agradable y libre de algunas impurezas que pudiera haber tenido. A la finalizacin de este proceso el jugo clarificado ser depositado en un recipiente de trnsito de acero inoxidable. Evaporado: El jugo ingresa al evaporador haciendo uso de una bomba centrfuga con un contenido de slidos de 14.2 Brix en promedio, en esta operacin se busca eliminar el agua del jugo clarificado, mediante una evaporacin al vaco a una temperatura de 50C buscando mediante estas especificaciones tcnicas asegurar la no alteracin de las propiedades organolpticas del jugo. Al finalizar el proceso, el jugo alcanza una concentracin de 55 Brix. Envasado: El producto ingresa por medio de una bomba a un sistema dosificador que grada la cantidad de miel de yacn a llenar, de acuerdo al tipo de presentacin del envase, posteriormente el producto ya envasado es trasladado mediante una faja transportadora para su empacado.

5.1.4. Balance de Materiales y Energa5.1.4.1. Balance de MaterialesEl balance presentado a continuacin muestra el flujo de materiales en el proceso de produccin de acuerdo a la capacidad mxima de la maquinaria en cada hora de trabajo. 5.1.4.2. Balance de EnergaEl Balance de Energa en el proceso productivo para la elaboracin de miel de yacn se realiza en las operaciones que utilizan vapor de agua como medio calefactor para la transferencia de calor (Evaporador).

Datos: Alimentacin (F) = 615.92 kg/h Concentracin de slidos en la alimentacin (xf)=14.2Brix Entalpa del jugo en la Alimentacin(hf) = -95.5 kJ/kg Temperatura (Tf) = 25C Suministro de vapor saturado (S) = 513.4 kg/h Entalpa del Vapor (Hs) =2185.84 kJ/kg Temperatura del Vapor (Ts) = Presin del Vapor (Ps) = 239.18 kPa Cantidad de Vapor Eliminado (V) = 459.64 kg/h Entalpa de Vapor Eliminado (Hv) =2382.77 kJ/kg Temperatura del Vapor Eliminado (T1) = 50C Slidos del Producto Concentrado (L) = 164.45 kg/h Concentracin de Slidos en la Salida (XL) = 55Brix Temperatura a la Salida del Producto (T1) = 50C

Balance de Materia en el Evaporador:

Balance de Energa en el Evaporador:

Clculo de hF y hL:

Reemplazando en (1)

Clculo del Calor Transferido en el evaporador (Q):

5.1.5. Diagrama de Bloques El Grafico 5.4 nos muestra las etapas por la que pasar la materia prima dentro del proceso productivo, a la vez los flujos de entrada y salida que contribuyen en la transformacin de la misma en cada etapa.

El Hipoclorito ingresado corresponde al 5% del agua. El conservante usado es el cido glico y corresponde el 0.5% del yacn seleccionado. El rendimiento del proceso es del 16.1% lo que quiere decir que por cada 100 Kg. de materia prima ingresada al proceso se obtiene 16.1 Kg. de producto final listo para ser envasado.

5.1.5.1. Diagrama de OperacionesNos ayudar al anlisis del sistema de produccin en trminos de la secuencia de las operaciones ejecutadas. Este diagrama nos proporciona informacin con relacin a las operaciones, almacenamiento, transportaciones, inspecciones y demoras. Se usarn smbolos para expresar grficamente las secuencias de las actividades.

5.1.6. Automatizacin del ProcesoEn el Grafico 5.7 se presenta el diagrama de la maquinaria con control automtico del proceso de elaboracin de la miel de yacn, donde se muestran las mquinas que requieren un control automtico con el cual conseguiremos mayor exactitud en el cumplimiento de las especificaciones en la elaboracin del producto, al mismo tiempo la reduccin del error que pudiera cometerse si se realizara manualmente y el empleo de menor cantidad de mano de obra. Con todo ello se lograr una mayor eficiencia en el proceso. La maquinaria que tendr control automtico es la siguiente:

Lavadora (LA): Tiene un sistema que permite recircular el agua, para esto se tiene un medidor de nivel que indica al controlador, haciendo este que la bomba trabaje para recircular el agua.

Tanque de almacenamiento de transicin de materia prima (TK-1, TK-2, TK-3, TK-4): Tiene un sistema que permite transportar la sustancia a una siguiente etapa, para esto se tiene un medidor de nivel que indica al controlador, haciendo este que la bomba trabaje para transportar la sustancia a su siguiente etapa, (el TK1 y TK3 tienen a su vez un controlador de tiempo que condiciona el transporte de la sustancia en intervalo de tiempo, segn la necesidad de la etapa siguiente).

Neutralizadora (NE): Cuenta con un sistema de control, el cual permite abrir la vlvula de escape para vaciar el mezclador, que cuenta con un controlador de tiempo que permite abrir o cerrar la vlvula de escape (para el ingreso del jugo se especifico en el TK-1, que tambin esta sincronizado con los dems dispositivos de control del mezclador).

Evaporador (EV): Cuenta con dos sistemas de control, el primero permite el llenado y vaciado del evaporador, que cuenta con un controlador de tiempo que hace abrir o cerrar la vlvula de escape de acuerdo a la necesidad, a su vez controla el dispositivo de encendido de la bomba que permite ingresar el jugo de yacn el cual ya se describi anteriormente (TK-3). El segundo permite mantener el tanque a una temperatura 50 C, que cuenta con un censor de temperatura que indica al controlador, haciendo este abrir o cerrar la vlvula de ingreso de vapor al serpentn para regular la temperatura segn la necesidad.

5.2. Programa de ProduccinPara establecer el programa de produccin se han planteado las siguientes consideraciones:

-Se asume que el proyecto iniciar su produccin el ao 2015 utilizando el 50% de su capacidad de produccin (el cual se ir incrementando hasta llegar al 100%), por no existir equipos complejos que requieran perodos largos de ajuste o calibracin y al no presentarse dificultades de aceptacin del producto en el mercado objetivo.

2024202320222021202020192018201720162015

5.3. Programa de Requerimientos de Materia PrimaTeniendo en cuenta el programa de produccin se determinar la cantidad de materia prima requerida, tomando como dato referencial el ndice de rendimiento de la planta que es del 16.1%.

2015201620172018201920202021202220232024

5.4. Programa de Requerimientos de InsumosEn referencia a las necesidades que nos presenta el programa de produccin, tenemos en el siguiente cuadro las necesidades de insumos.

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2015201620172018201920202021202220232024

5.5. Maquinaria y Equipo5.5.1. Maquinaria5.5.1.1. Ablandador de Agua (AB) Flujo: 3 galones/min. Funcin: Desmineralizar el agua para la caldera (eliminacin de dureza) Capacidad: 82 galones/hora Capacidad de intercambio: 15 Kg. Dimensiones: 0,7m x 1m(H) Sistema operacional: Automtico Proveedor: York Factory S. A. Cantidad: 01

5.5.1.2. Caldero Pirotubular (CP) Funcin: Alimentar de vapor saturado para calefaccin de difusor, evaporador, calentador y columna 4e destilacin. Superficie de Calefaccin: 18.50 m2. Dimensiones: Dimetro: 1.09 m. Longitud: Total: 3.20 m, Base: 2.31 m., Cuerpo: 2.31 m. Ancho: Total: 1.50 m. Cuerpo: 0.80 m Altura: Total: 1.72 m. Consumo: Diesel: 45.91 Lts/Hr Agua: 626.40 Lts/Hr Proveedor: Calderas Myrggo (www.myrggo.com.mx) Cantidad: 01

5.5.1.3. Faja Transportadora de Seleccin (FT-1) Capacidad: 880 kg/h Funcin: Se usar para la separacin de la materia prima soleada que se va a desechar de la lnea de produccin durante el transporte a la lavadora Dimensiones: 5.0 m (L) x 0.8 m (A) Potencia: 0.6 HP Velocidad Mxima: 0.22 m/s Proveedor: Buntng Magnetics Co.(www.buntingmagnetics.com) Cantidad: 01

5.5.1.4. Lavadora (LA) Capacidad: 760 kg/h Funcin: Lavado y desinfectado del yacn. Caractersticas: Lavadora a presin por medio de duchas tipo tobera y recirculacin de agua previamente filtrada. El equipo est dispuesto de un dosificador que combinar el hipoclorito con el agua destinada a las duchas para el desinfectado Material de Construccin: Acero inoxidable AISI 316 Complementos: Bomba Dosificadora de Agua con hipoclorito de sodio 0.5HP, 220 V. Bomba de Recirculacin 0.5 kw, 220 V Filtro Dimensiones: 5.0 m (L) x 0.8 m (A) Proveedor: FIANSA (Telf 232609 - 233511) Cantidad: 01

5.5.1.5. Elevador de Cangilones (EL) Capacidad: 740 kg/h Funcin: Llevar la materia prima lavada hacia el licuo-extractor. Dimensiones: 2.8 m (L) x 0.8 m (A) Potencia: 5 HP Proveedor: Bunting Magnetics Co. (www.buntingmagnetics.com). Cantidad: 01

5.5.1.6. Licuo extractor (LE) Capacidad: 740 kg/h Funcin: Extraer el jugo del yacn. Material de Construccin: Acero inoxidable AISI 304 Caractersticas: Recipiente en forma cilndrica. En el fondo consta de cuchillas raspadoras de 0.5 cm. que giraran a una velocidad de 3500 r.p.m. Dos rodillos de 4 x 0.80 m (L). Complemento: Tolva de acero inoxidable AISI 304: 0.9 m (L) x 0.9 m (H). Dimensiones: 1.3m (A) x 1.3m (L) x 2.1 (H) Potencia: 9 HP Proveedor: PROSETO (044-215176) Cantidad: 01

5.5.1.7. Neutralizadora (NE-1) Capacidad: 640 kg/h Funcin: Mezclar el jugo de yacn con el bisulfito de sodio. Caractersticas: Sistema de agitacin tipo hlice marina de 80 r.p.m, Potencia motriz 3 Hp (moto reductor 380V). Material de Construccin: Acero inoxidable AISI 304 Dimensiones: 0.8 m x 1,4 m(H) Proveedor: FIANSA (Telf. 232609 - 233511) Cantidad: 01

5.5.1.8. Prensa Tipo Tornillo (PT) Capacidad: 200 kg/h Funcin: Prensar la torta proveniente del licuo-extractor Caractersticas: Gusano en Acero inoxidable con paso mltiple de 2 x 32 (L), avance de 2 por vuelta. Mesa de Prensa: 0.90 m (L) x 0.80 m (A) x 0,80 m (H). en plancha negra. Tamiz reforzado en acero inoxidable, conductos de jugo, grampas de descargue y bisagra. Material de Construccin: Acero inoxidable AISI 304 Dimensiones: Cilindro de Prensado: 20 x 16 (L). Complementos: Soporte de tuerca para gusano de 20 (A) x 23 (H), tuerca de gusano y contrapeso de gusano en acero negro. Proveedor: PROSETO (044-215176) Cantidad: 01

5.5.1.9. Filtro de Carbn Activado (FC) Capacidad: 640 kg/h Funcin: Clarificar y eliminar coloracin del jugo Lixiviado Caractersticas: Recipiente tubular con toberas en el fondo del equipo, con sistema de alimentacin mediante bomba centrfuga con una potencia motriz de 0.75 HP monofsica 220 V, el material usado para la filtracin es el carbn activado descolorante, Material de Construccin: Acero inoxidable AISI 304 Dimensiones: 0 0.40 m x 1.5m(H) Complementos: Bomba Centrifuga de 0.75 Hp monofsica 220 V Proveedor: Videndi Water system Peru S.A. (Telf. 01-4361400) Cantidad: 01

5.5.1.10. Evaporador (EV) Capacidad: 640 kg/h Funcin: Concentrar el jugo de yacn hasta 55 brix Caractersticas: El evaporador es de tipo pelcula descendente con aislante trmico de fibra de vidrio Kostec de 2" de espesor. Material de Construccin: Acero inoxidable austentico AISI 304 Dimensiones: 1.00 m x 2.O m(H) Complementos: Bomba Centrfuga de 0.75 Hp monofsica 220 V Sistema de vaco Control automtico de temperatura y vaco (vaco mximo 60 cm Hg) Proveedor: FIANSA (Telf. 232609 - 233511) Cantidad: 01

5.5.1.11. Dosificador (DO) Flujo: 588 envases/h Funcin: Dosificar el jugo en sus respectivos envases de acuerdo a sus capacidades. Material de Construccin: Acero inoxidable austenitico AISI 304 Dimensiones: Tanque Dosificador: 0 0.60 m x l,5m(H) Faja Transportadora: 0.80 m (L) x 0.45 m (A) Complementos: Bomba Centrifuga de 0.75 Hp monofsica 220 V Proveedor: Industria Merino Fanola (01-4867234) Cantidad: 01

5.5.1.12. Faja Transportadora de Producto Llenado(FT-2) Flujo: 588 envases/h Funcin: Se usar para el transporte de los envases llenos hacia el empaquetador y hacer un control del producto durante su traslado. Dimensiones: 2m (L) x 0.20 m (A) Potencia: 0.6 HP Velocidad Mxima: 0.22 m/s Proveedor: Bunting Magnetics Co (vvwvv.buntingmagnetics.com) Cantidad: 01

5.5.2. Equipo5.5.2.1. Balanza de Plataforma Funcin: Pesado de materia prima, insumes y producto terminado Capacidad: 250 Kg Dimensiones: 1.15 m (L) x 0.85 m (A) Proveedor: Meyn Co. Cantidad: 01

5.5.2.2. Bomba Centrfuga de Impulsor Abierto (BB-2) Funcin: Bombeo de la miel de yacn. Potencia: 2 HP Proveedor: Pacer Pumps (www.pacerpumps.com) Cantidad: 01

5.5.2.3. Tanque (TK-1, TK-2) Funcin: Almacenamiento de transicin del jugo extrado y del jugo neutralizado. Capacidad: 1.00 m3 Material de Construccin: Acero Inoxidable AISI 304 Dimensiones: 1,00 m (L) x 1,00 m (A) x 1,00 m (H) Proveedor: FIANSA (Telf. 232609 - 233511) Cantidad: 02

5.5.2.4. Tanque (TK-3) Funcin: Almacenamiento de transicin del jugo clarificado. Capacidad: 0.75 m3 Material de Construccin: Acero Inoxidable AISI 304 Dimensiones: 1.00 m (L) x 0.75 m (A) x 1.00 m (H) Proveedor: FIANSA (Telf. 232609 - 233511) Cantidad: 01

5.5.2.5. Tanques (TK-4) Funcin: Almacenamiento de transicin de la miel. Capacidad: 0.50 m3 Material de Construccin: Acero Inoxidable AISI 304 Dimensiones: 0.50 m (L) x 1.00 m (A) x 1.00 m (H) Proveedor: FlANSA (Telf. 232609 - 233511) Cantidad: 01

5.5.2.6. Carros Manuales Funcin: Transporte de la materia prima. Capacidad: 100 Kg. Material de Construccin: Acero Inoxidable AISI 304 Dimensiones: 1.00 m (L) x 1.00 m (A) x 0.50 m (H) Proveedor: FIANSA (Telf. 232609 - 233511) Cantidad: 02

5.6. IluminacinEn el Cuadro 5.8 se describe la iluminacin que tendr la Planta Procesadora de miel de yacn, el cual muestra el consumo de iluminacin de cada ambiente. Como la planta tiene solo un turno, que es por la maana, el consumo de energa por iluminacin va hacer bajo, ya que solo se necesitara en das de poco sol y cuando se tenga que producir por las noches debido a una sobre demanda.

5.6.1. Oficinas Administrativas:Factor de Mantenimiento = 0.70 (Tabla II-8)-ANEXO.Coeficiente de Utilizacin 0.41 (Tabla II-9) ANEXO.

Factor de Mantenimiento = 0.70 (Tabla II-8)-ANEXO.Coeficiente de Utilizacin 0.37 (Tabla II-9) ANEXO.

5.6.2. Control de CalidadFactor de Mantenimiento = 0.70 (Tabla II-8)-ANEXO.Coeficiente de Utilizacin 0.41 (Tabla II-9) ANEXO.

5.6.3. Sala de Proceso


5.6.4. Almacn de Materia Prima


por ser la distribucin de los artefactos de manera uniforme, es decir 6 artefactos en cada lado del almacn.

,

5.6.5. Almacn de Producto TerminadoFactor de Mantenimiento = 0.70 (Tabla II-8)-ANEXO.Coeficiente de Utilizacin 0.37 (Tabla II-9) ANEXO.

5.6.6. Almacn de Insumos


5.6.7. Servicios Higinicos


5.6.8. Sala del Transformador


5.6.9. Sala de Mantenimiento


5.6.10. VestuariosFactor de Mantenimiento = 0.70 (Tabla II-8)-ANEXO.Coeficiente de Utilizacin 0.37 (Tabla II-9) ANEXO.

5.6.11. Vigilancia


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