planta piloto de chocolates

7/28/2019 Planta Piloto de Chocolates

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICAE INGENIERIA METALURGICA

CARRRERA ROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

TRABAJO DE DISEO DE PLANTAS

PLANTA PILOTO DE CHOCOLATES - UNSAAC

Docente: Ing.

Presentado por: Mary Carmen Ccopa Mamani

Codigo: 070516-H

Semestre: 2011-II

CUSCOPER

2011


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PLANTA PILOTO DE CHOCOLATES - UNSAAC

INTRODUCCION

El chocolate es un alimento slido o semislido que es producido por un proceso de

molienda de los frutos del cacao despus que ellos han sido tostados.

El chocolate est compuesto de mantequilla de cocoa, carbohidratos, protenas y unapequea proporcin de vitaminas y minerales. El color marrn es el resultado delpigmento natural de los granos de cocoa, mientras que el aroma es el resultado de losaceites encontrados en los granos de la cocoa.

MARCO TEORICO.

CACAO.

El rbol de cacao, (Theobroma cacao L. de lafamilia Sterculiaceae) es normalmente un rbol

pequeo, entre 4 y 8 metros de alto, aunque sirecibe sombra de rboles grandes, puede alcanzarhasta los 10 metros de alto. El tallo es recto, lamadera de color claro, casi blanco, y la corteza esdelgada, de color caf. El fruto (la nuez de cacao)

puede alcanzar una longitud de 15-25 centmetros.Cada fruto contiene entre 30 y 40 semillas, que unavez secas y fermentadas se convierten en cacao engrano. Las semillas son de color marrn-rojizo en elexterior y estn cubiertas de una pulpa blanca ydulce.

Para obtener una produccin ideal, los rboles de cacao necesitan una precipitacinanual entre 1150 y 2500 mm y temperaturas entre 21C y 32C.

DESCRIPCIN DEL PROCESO.

PRIMERA ETAPA.

1. RECEPCION Y ALMACENAMIENTO.El cacao se compra por quintales, antes de la recepcin de la materia prima, lahumedad en los granos de caco no deben exceder del 8%, despus de larecepcin se procede a almacenarlas.

2. SELECCIN Y LIMPIEZA.Los granos de cacao son seleccionados por tamao y para separar los granos

malogrados, piedrecillas, residuos de mazorca u otras impurezas presentes enellas.


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SEGUNDA ETAPA.

3. PESADO.De los 200 Kg. de granos de cacao que ingresan a la planta ya seleccionados se

procede a agrupar por lotes de 50 Kg. para luego ser llevadas al siguienteproceso.4. TOSTADO.

Es uno de los procesos ms importantes, el cacao limpio es sometido acalentamiento para reducir su contenido de humedad y para desarrollar el sabory el aroma caractersticos del cacao. Como consecuencia del tostado, la cscaraque est adherida firmemente a la pepa en el cacao crudo, se separa de esta,facilitando la operacin de descascarado.Los granos clasificados son pesados y se cargan con un peso de 50 Kg. a lamaquina tostadora la cual consta de un soplete que es insuflado con petrleo yes girado con un motor. La carga es tostada durante un tiempo de 30 a 40

minutos a una temperatura de 160 - 170 C. Al salir del tostador el cacao esenfriado por un corto tiempo de 3 a 5 minutos y luego es pesado para despusentrar a la escascarilladora.

5. DESCASCARILLADO.El grano de cacao es quebrantado por presin, el grano de cacao se carga a lamaquina descascarillad ora la cual consta de un motor que acciona medianteunas fajas la vibracin de las mallas as como tambin acciona un ventilador elcual arrastra las cscaras a la parte posterior de la mquina constituyendo un25% de la carga total.

6. MOLIENDA PRIMARIA.La molienda tiene por objeto reducir el tamao de las partculas. Obteniendoun contenido graso del cacao de 47 - 52 % y por el calor generado por lafriccin durante la molienda, el cacao se transforma en una pasta fluidallamada Licor de Cacao.

7. MOLIENDA SECUNDARIA Y REFINADO.En esta etapa se realizan los dos procesos en la mismo molino, obteniendo latorta de cacao.La torta de cacao obtenida del molinos, es cargada a la maquina refinadora, en

donde se obtendr un fluido viscoso ms fino esto por el rompimiento de lapared celular y el desprendimiento de la manteca durante el cual se libera calory se controla la granulometra.

8. MEZCLADO y CONCHADOEs una operacin de agitacin mecnica del producto durante 5 6 horas, encaliente a una temperatura de 60 a 80C, evaporndose agua y los cidosvoltiles. El aumento de temperatura debe ser suave para que el chocolate no sequeme.

9. MOLDEADO.


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El moldeado se realiza manualmente en moldes de hojalata especialmenteadecuados para cada presentacin del producto.

10.VIBRADOEste proceso es realizado en una maquina vibradora donde los moldes son

trasladados, esta mquina consiste en un mesa mvil donde se colocan losmoldes llenos con el propsito de eliminar las burbujas de aire que pudieracontener.

11.SECADO.Una vez eliminado todo el aire los moldes son trasladados a los estantesdurante 16 horas.

12.DESMOLDADO, ENVASADO Y ETIQUETADO.Seguidamente se procede a sacarlas del molde. Posteriormente las pastas son

pesadas para posteriormente ser embolsadas y etiquetadas cuidadosamente para

luego ser almacenadas y comercializadas.


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DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA PLANTA PILOTO DE CHOCOLATES-UNSAAC

TOSTADO

DESCASCARILLADO

MOLIENDA PRIMARIA

MOLIENDA SECUNDARIA

MEZCLADO Y CONCHADO

MOLDEADO

VIBRADO

ENFRIADO

DESMOLDADO, ENVASADO Y

ETIQUETADO

GRANOS DE CACAO

(50KG)

T=160 - 170 C

t = 40 min

Cascaras y polvillos25%(masa total)

T=60 C

t = 7 -8 horas

t = 7 horas

t = 16 horas

PRODUCTO FINAL

(PASTA PURA DE CACAO)

REFINADO


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PROCESO

GRANOS DE

CACAO

F = 50 Kg

CASCARA (25%)

C = 12.5Kg.

BARRAS DE

C

B= 3

BALANCE DE ENERGA EN LA ELABORACIN DE PASTA PURA

DE CACAO.

Para calcular del consumo de energa realizado por cada maquina, haremos uso

de la siguiente ecuacin:

Donde: E = Energa consumida por el motor de la Maquina expresado en (Kw-h)

P = Potencia del Motor de la Mquina expresado en (Kw) t = Tiempo Real de

Funcionamiento de la Maquina expresado en (h) n = Eficiencia del Motor de la

Maquina.

P tE ......( a )0

n

Donde:

E = Energa consumida por el motor de la Maquina expresado en (Kw-h)

P = Potencia del Motor de la Mquina expresado en (Kw)

t = Tiempo Real de Funcionamiento de la Maquina expresado en (h)

n = Eficiencia del Motor de la Maquina.


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DETERMINACIN DEL CONSUMO DE ENERGA

De acuerdo a la formula (a) necesitamos los datos de potencia de cada

maquina y el tiempo que estas operaron as tambin como la eficiencia para

este caso este valor ser el mismo para cada equipo (n=0.8), los tiempos y la

potencia de cada maquina, as como la energa consumida por cada maquina

se detalla en el siguiente cuadro:

Consumo de energa

M AQUINA t (horas) P(HP) P(Kw) Eficiencia (n) E (Kw-h)

178.035875Clasificador 47.75 4.00 2.983 0.8

6Quemador 69.00 0.746 0.81.00

128Tostador 69.00 2.00 1.491 0.8

594Descascarillador 96.56 6.60 4.922 0.8

267Molino primario 119.58 2.40 1.790 0.8

200Molino secundario 119.58 1.80 1.342 0.8

851Refinador 152.18 6.00 4.474 0.8

256Conchado 152.88 1.80 1.342 0.8 764Calefactor 152.88 5.36 4.000 0.8 5Vibrador 45.66 1.20 0.895 0.8Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC

A continuacin se muestran tres cuadros que resumen la campaa del 2009 en

base a los cuales se realizar a los balances respectivos:


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DETERMINACIN DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE

El combustible utilizado para el proceso de tostado fue kerosene la cantidad totalutilizada fue 194.04 galones.Hallamos la masa de combustible usado:

d = densidad (830 Kg/m ) ( Fuente: PETRO PER)3

m= masa (valor buscado).v= volumen (194.04 gal. = 0.7345 m )3

m = 609.66 Kg.Reemplazando tenemos:

Multiplicando la masa por su calor de combustin (42.80 kJ/Kg.)609.66 Kg. * 42.80 kJ/Kg. = 26093.02 kJ = 7.24809 kW - h

E combustible = 7248.09 Kw - h

CONSUMO TOTAL DE ENERGA

Es el resultado de la suma de la energa consumida por cada uno de los

equipos ms la energa producida por el combustible lo cual esta expresado

por la siguiente formula:

E TOTAL = E maquinas + E combustible

E maquinas = E Clasif. + E Tostad. + E Quemad. + E Descasc. + E Mol.

Prim. + E Mol. Sec. + E Refin. + E Conc. + E Calef.+E Vibrad.

E maquinas = 3356.255590 kW-h.

E TOTAL = 3356.255590 kW-h. + 7248.09 kW - h

E TOTAL = 10604.345 kW-h.


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ANALISIS ECONOMICO

1. COSTOS FIJOS

MANO DE OBRA DIRECTA.: Este rubro comprende el personal querabaja en forma permanente en la planta los cuales son un jefe de planta y un

efe asistente de planta consideraremos tres meses que es el tiempo que duro

la nica campaa del presente ao:

Jefe de planta: S/. 450 * 3 = S/. 1,350.00

Jefe asistente de planta: S/. 650 * 3 = S/. 1,950.00

Total costos fijos = S/.3,300.00

2. COSTOS VARIABLES

MATERIA PRIMA.- Esta expresado por el precio de compra de los

182 quintales de cacao que se compraron para la campaa a razn de S/.

260.00 por quintal haciendo un total de:

182 * S/. 260.00 = S/. 47,320.00

SERVICIOS: ENERGA ELCTRICA.- El consumo de energa

elctrica fue de 3356.255590 Kw-h. esto solo considerando a las maquinas que

interviene en el proceso de produccin.

El costo por Kw-h en el Cusco es S/.0.4086

3356.255590 kW-h. * S/.0.4086 = S/. 1371.36

MANO DE OBRA INDIRECTA .- Incluye el sueldo de los obreros y

operarios que participan en la produccin.

1 Operario: 1*(S/.450 * 3) = S/. 1,350.00

7 Practicantes: 7*(200 * 3) = S/. 4,200.00

SUMINISTROS E INSUMOS

COMBUSTIBLE.- Se utilizaron 194.04 galones de kerosene a un precio

de S/. 10.60 por galn haciendo un total de:

194.04 * S/. 10.60 = S/. 2,056.90


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INSUMOS DE EMBOLSADO Y ETIQUETADO.- Es el material utilizado

para el acabado final de la diferentes presentaciones de pasta pura de cacao

producida, esto incluye bolsas, etiquetas y goma.

BOLSAS:

18 paquetes de 6x12 ( 200 unidades) a razn de S/. 2.50 por paquete

haciendo un total de: S/. 45.00.

53 paquetes de 5x10 ( 200 unidades) a razn de S/. 2.20 por paquetehaciendo un total de: S/. 116.60.

ETIQUETAS: Se utilizaron 14,036 a razn de S/. 0.20 por etiqueta

haciendo un total de: S/. 2,807.20

GOMA: 15 frascos de goma a razn de S/. 2.50 haciendo un total de: S/.37.50

Resumen de costos variables

MATERIA PRIMA Cacao S/. 47,320.00

EnergaSERVICIOS Elctrica S/. 1,371.36

MANO DE OBRA INDIRECTAOperario S/. 1,350.00Practicantes S/. 4,200.00SUMINISTROS E INSUMOSCombustible S/. 2,056.90Bolsas S/. 116.60Etiquetas S/. 2,807.20Goma S/. 37.50SUB TOTAL S/. 59,259.56IMPREVISTOS (2.25% de total de costos variables)S/. 1,333.34

TOTAL S/. 60,592.90IMPREVISTOS.- Son los gastos para los cuales no hay crdito habilitadoy distinto, para la produccin se considero el 2.25% de los costos variables.Entonces tenemos: 0.025 * S/. 59,259.56 = S/. 1,482.56TOTAL COSTOS DE PRODUCCIN.-Viene a ser la suma de los costosfijos ms los costos variables:COSTOS FIJOS S/. 3,300.00COSTOS VARIABLES S/. 60,592.90TOTAL S/. 63,892.90


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MANO DE OBRA INDIRECTA

Operario S/. 1,350.00

Practicantes S/. 4,200.00

SUMINISTROS E INSUMOS

Combustible S/. 2,056.90

Bolsas S/. 116.60

Etiquetas S/. 2,807.20

Goma S/. 37.50

SUB TOTAL S/. 59,259.56

IMPREVISTOS (2.25% de total de costos variables)

S/. 1,333.34

TOTAL S/. 60,592.90

IMPREVISTOS

.- Son los gastos para los cuales no hay crdito habilitado

y distinto, para la produccin se considero el 2.25% de los costos variables.

Entonces tenemos: 0.025 * S/. 59,259.56 = S/. 1,482.56

TOTAL COSTOS DE PRODUCCIN.-

Viene a ser la suma de los costos

fijos ms los costos variables:

COSTOS FIJOS S/. 3,300.00

COSTOS VARIABLES S/. 60,592.90

TOTAL S/. 63,892.90


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DETERMINACIN DE COSTO UNITARIO.

Primero, determinamos la fraccin en peso de las cuatro presentaciones comose muestra en la siguiente tabla:Tabla 4.1.- Fraccin en peso de las presentaciones.

PRESENTACIN PESO NETO (Kg.) FRACCIN500 gr 1752.4 0.357

400 gr 2278.4 0.465250 gr 668.5 0.136100 gr 202.9 0.041

4902.2 1.000Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC

Segundo, se realiza la reparticin del costo total de produccin (S/. 63,892.90)entre las fracciones anteriormente halladas y as obtenemos en siguientecuadro:Cuadro :Determinacin de costos por presentacin

PRESENTACIN FRACCIN COSTO POR PRESENTACIN (S/.)500 gr 0.357 22839.933400 gr 0.465 29695.562250 gr 0.136 8712.905100 gr 0.041 2644.500

1.000 63892.900Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC

Tercero, dividimos los costos por presentacin entre el numero total deunidades producidas y as obtenemos el costo unitario de cada produccin ascomo se muestra en el siguiente cuadroCuadro :Costos unitarios.


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ANO DE OBRA INDIRECTA


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DETERMINACIN DE COSTO UNITARIO.

Primero, determinamos la fraccin en peso de las cuatr o presentaciones como

se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 4.1.- Fraccin en peso de las presentaciones.

PRESENTACIN PESO NETO (Kg.) FRACCIN

500 gr 1752.4 0.357

400 gr 2278.4 0.465

250 gr 668.5 0.136

100 gr 202.9 0.041

4902.2 1.000

Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC

Segundo, se realiza la reparticin del costo total de produccin (S/. 63,892.90)

entre las fracciones anteriormente halladas y as obtenemos en siguiente

cuadro:

Cuadro 4.2.- Determinacin de costos por presentacin

PRESENTACIN FRACCIN COSTO POR PRESENTACIN (S/.)

500 gr 0.357 22839.933

400 gr 0.465 29695.562

250 gr 0.136 8712.905

100 gr 0.041 2644.500

1.000 63892.900

Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC

Tercero, dividimos los costos por presentacin entre el numero total de

unidades producidas y as obtenemos el costo unitario de cada produccin as

como se muestra en el siguiente cuadro

Cuadro 4.3.- Costos unitarios.

COSTO POR UNIDADES

PRESENTACIN PRESENTACIN (S/.) PRODUCIDAS COSTO UNITARIO (S/.)

6.47500 gr 22839.933 3529

400 gr 29695.562 5733 5.18

3.22250 gr 8712.905 2709

100 gr 2644.500 2065 1.28

63892.900


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