CONCURSO REGULAR DE I+D FORMATO INFORME FINAL DE …

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CONCURSO REGULAR DE I+D

FORMATO INFORME FINAL DE PROYECTOS

__________________________________________________________ Propósito: Define el formato de los informes finales de proyectos Fondef.

Pueden existir ligeras diferencias con los formatos de los Programa Temáticos. Partes importantes de este documento serán públicos.

Público: Directores de los proyectos del Concurso Regular de I+D. Documentos relacionados:

1. Planilla de evaluación privada del informe final 2. Planilla de evaluación social del informe final

Distribución: Público _X_ Privado ___ Versión 1.0.: Actualizada y aprobada con fecha: Agosto, 2009 (reemplaza a las anteriores) Elaborado por: Dirección I+D; Información. Aprobado por: Dirección Ejecutiva COMISION NACIONAL DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y TECNOLOGICA BERNARDA MORIN 495• CASILLA 297-V• CORREO 21• FONO: 3654400• FAX: 6551394. CHILE

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PROYECTO FONDEF DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

INFORME FINAL COPIA Nº 2

TITULO DEL PROYECTO: OBTENCION DE UN PRODUCTO COMERCIAL EN BASE A BETAINA, PARA SER USADO COMO OSMOREGULADOR EN DIETAS DE ESPECIES ACUATICAS. CÓDIGO DEL PROYECTO: D05I10169 FECHA DE EMISIÓN : 26 /10 /2009 FIRMA DEL (DE LA) DIRECTOR(A) DEL PROYECTO:

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TABLA DE CONTENIDOS

I. ACTA DE TÉRMINO DEL PROYECTO. 1.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO. 1.2. EJECUCIÓN DEL PROYECTO. 1.3. PLAN DE CONTINUIDAD. 1.4. TABLA DE CONFORMIDAD. __________________________________________________

II. INFORME EJECUTIVO. 2.1. RESUMEN EJECUTIVO (CASTELLANO E INGLÉS). 2.2. CUADRO DE SÍNTESIS DE OBJETIVOS Y DE RESULTADOS 2.3. INFORME FINANCIERO A LA FECHA DE TÉRMINO. 2.4. EVALUACIÓN DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO. 2.5. PROPUESTA DE CONTINUIDAD DE CADA INSTITUCIÓN BENEFICIARIA.

III. INFORME DE GESTIÓN. 3.1. OBJETIVOS DEL PROYECTO. 3.2. RESULTADOS DEL PROYECTO. 3.3. GESTIÓN DEL PROYECTO.

IV. INFORME CIENTÍFICO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO SOCIAL. 4.1. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO REALIZADOS POR EL PROYECTO. 4.2. NEGOCIOS TECNOLÓGICOS Y PRODUCTIVOS. 4.3. IMPACTOS PRODUCIDOS Y ESPERADOS.

V. ANEXOS. ANEXO 1. EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL Y PRIVADA. ANEXO 2. PLAN DE MANTENCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA HABILITADA, BIENES,

EQUIPOS Y OTROS ELEMENTOS ADQUIRIDOS. ANEXO 3. DOCUMENTOS DE CONFORMIDAD DE lAS EMPRESAS (O DE OTRA

ENTIDAD ASOCIADA). ANEXO 4. ESPECIFICACIONES BETAINA COMERCIAL. ANEXO 5. MONOGRAFIA BETAINA PROYECTO. ANEXO 6. DISEÑO PLANTA PILOTO EXTRACCION DE BETAINA. ANEXO 7. DETERMINACION EXPERIMENTAL PROCESO EXTRACCION BETAINA. ANEXO 8. MANUAL GENERAL DE FUNCIONAMIENTO PLANTA PILOTO. ANEXO 9. RESULTADOS BIOENSAYOS. ANEXO 10. DISEÑO CONCEPTUAL PLANTA BETAINA___________________________

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I. ACTA DE TÉRMINO DEL PROYECTO

1.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO

TÍTULO DEL PROYECTO

OBTENCION DE UN PRODUCTO COMERCIAL EN BASE A BETAINA, PARA SER USADO COMO OSMOREGULADOR EN DIETAS DE ESPECIES ACUATICAS.

CÓDIGO FONDEF D05I10169

DIRECTOR(A) DEL PROYECTO

BIBIANA BARRANDEGUY HARO

INSTITUCIÓN(ES) BENEFICIARIA(S)

CORPORACIÓN DE EDUCACIÓN LA ARAUCANA

EMPRESAS Y OTRAS ENTIDADES ASOCIADAS

INVERSIONES GRAMADO LTDA.

1.2. EJECUCIÓN DEL PROYECTO

FECHA DE TOMA DE RAZÓN POR LA CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPÚBLICA

26/12/2006 , Documento N° 190

PLAZO CONTRACTUAL (indicado en el convenio, en meses)

24 Meses

FECHA EFECTIVA DE INICIO 02/01/2007 FECHA EFECTIVA DE TÉRMINO. 02/08/2009 DURACIÓN EFECTIVA (desde la fecha efectiva de inicio hasta la fecha efectiva de término, en meses)

31 Meses

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II. INFORME EJECUTIVO 2.1. RESUMEN EJECUTIVO Versión en castellano La ejecución de este proyecto, le permitió a la Corporación de Educación La Araucana (CELA), iniciarse en actividades de investigación, creando capacidades y desarrollando equipos de trabajo que le han permitido abrir una nueva línea de acción entre las diversas actividades desarrolladas por esta Institución. El desarrollo logrado en este proyecto en términos de tecnologías y procedimientos no estaban disponible previamente en el ámbito nacional, por lo cual, es importante destacarlo como un hecho relevante, tanto para la institución, como también para el país, en el contexto de que iniciativas como estas, sirven de base para el desarrollo de nuevas líneas de acción que permitan aunar esfuerzos Institucionales y privados. Mediante la ejecución del proyecto se diseño se construyó una “planta piloto experimental” en la cual se logró la extracción y encapsulación de betaina a partir de melaza, por medio de técnicas de cromatografías de intercambio iónico y encapsulado por aspersión, alcanzando rendimientos de hasta un 2% sobre la materia prima.. Con los resultados obtenidos en los bioensayos, podemos concluir que la betaina producida en este proyecto, es similar a la betaina comercial importada (Betafinn), lo que representa por si solo un logro para el proyecto. Desde el punto de vista comercial, con el actual estado de la técnica implementada en este proyecto, se desprende que no es rentable la producción de betaina a nivel nacional, por lo que se considera que no existe un impacto económico social y por ende es inviable por el momento realizar una transferencia tecnológica. No obstante si se continuara en una posterior etapa optimizando los proceso en relación a aumentar los porcentajes de extracción de betaina, así como también en relación a disminuir los costos variables y además lograr mayor eficiencia en la inversión requerida, existe la posibilidad de hacer rentable el negocio, siempre como un complemento de una planta refinadora de azúcar.

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Versión en Ingles The implementation of this project allowed the La Araucana Education Corporation (CELA), to get started in research activities, creating capacities and developing work teams that have allowed the corporation to open a new line of action between this institution’s diverse activities. This project achieved development in terms of technologies and procedures were not previously available at a nationwide level, so it should be noted as a significant event both for the institution, as also for the country, in the context that of this kind of initiatives, are the basis for developing new lines of action that enable institutional and private joint efforts. With the project execution an experimental pilot plant was designed and built in which the betaine from molasses was extracted and encapsulated, using ion exchange chromatography techniques and spray encapsulation, reaching yields of up to 2% of the raw material. With the bioassays results, we can conclude that the betaine produced in this project is similar to the imported commercial betaine (Betafinn), which represents by itself an achievement for the project. From a commercial point of view, with the current state of the implemented technique in this project, it shows that it is not cost-effective to produce betaine nationally, thus it is considered that there is no social economic impact, consequently at this time a technology transfer is not feasible. However if it is continued at a later stage, optimizing the process in relation to increasing rates of betaine extraction, as well as related to lower variable costs and achieve a greater efficiency in the investment required, the possible exist to make it a profitable business, provided as a complement to a sugar refining plant.

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2.2. CUADRO DE SÍNTESIS DE OBJETIVOS Y DE RESULTADOS

Objetivos del proyecto Objetivo(s) general(es)

Obtención y evaluación de un producto comercial en base a betaína, obtenida biotecnológicamente a partir de subproductos agrícolas, para ser usado como osmoregulador en especies acuáticas.

Objetivos específicos

1

Elaboración y ensayo del producto propuesto en relación a su grado de estabilidad al proceso de elaboración de alimento, grado de higroscopicidad y eficiencia como osmoregulador en la etapa de esmoltificación en salmonídeos.

2

Diseño de un producto para ser usado como osmoregulador en especies acuáticas, en base a betaína y coadyudantes con características de estabilidad e higroscopicidad mejoradas en relación a los productos comerciales actualmente en uso.

3 Dimensionamiento del paquete tecnológico a transferir

4 Diseño y montaje de una planta piloto biotecnológica para la obtención de un producto comercial en base a betaína.

Resultados de Producción Objetivos asociados

Nombre DISEÑO PLANTA PILOTO

4

Descripción Plano de ingeniería de una planta piloto, con descripción detallada del equipamiento e implementación.

Descripción de logro

Consiste en un plano diseñado para ser editado en CAD, el cual incluye el diseño específico para la fabricación y determinación de tamaño y características del equipamiento y montaje de las instalaciones finales, y sobre el cual no existen diseños comparables a nivel nacional, para la obtención de betaína a partir de melaza.

Nombre MONTAJE DE PLANTA PILOTO 4

8

Descripción

Construcción y puesta en marcha de la planta piloto de acuerdo a las especificaciones del diseño. Elaboración de un manual con las especificaciones y normalización de los procesos de planta. Optimización de procesos.


La planta fue construida especialmente para los propósitos del proyecto, la etapa de extracción consiste en una unidad conformada por tres columnas cromatográficas, las que pueden funcionar en forma independiente o en paralelo, estanques, equipos y sistemas de control de procesos interconectados, diseñada para funcionar en forma automática o manual. Fabricada localmente en acero inoxidable (sanitario). La unidad de secado (Spray dryer) fue adquirida en Suiza. La planta, no tiene competidores a nivel nacional, por lo tanto no se puede comparar. Se elaboró un manual que comprende todas las especificaciones, de diseño y funcionamiento de los procesos de planta

Nombre ESTABLECER LAS ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO DE PRUEBA

1 y 2

Descripción

Mediante este resultado se pretende obtener la monografía del producto a utilizar en las etapas de obtención y ensayo productivo, que cumpla con las funciones de osmoregulación en dietas para salmonídeos y camarones, a un precio más competitivo que los productos importados que actualmente son comercializados en Chile y con las características de diseño que permitan una mejor estabilidad durante la elaboración de alimentos balanceados y un menor grado de higroscopicidad.


El producto diseñado en base a betaína se presenta como un polvo seco de alta fluidez de color café claro, obtenido por encapsulación por spray-dryer, que se utilizará como aditivo osmoregulador en dietas de alimentación de salmones. Posee una baja higroscopicidad y es de fácil manipulación en planta.

Nombre OBTENCION DE PRODUCTO COMERCIAL 1 y 2

Descripción Luego de las comparaciones de un set de productos, el resultado final será la obtención del mejor producto elaborado en la planta, para las pruebas y ensayos posteriores.

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Se realizaron una serie de ensayos los que permitieron determinar los mejores resultados de producto. No se encontraron diferencias significativas con respecto al producto comercial, salvo las inherentes al costo de producción debido particularmente al porcentage de extracción obtenido en la planta y los costos del proceso propiamente tal..

Nombre DIMENSIONAMIENTO DEL PAQUETE TECNOLÓGICO 3

Descripción Documento que incluirá el dimensionamiento de una planta tipo comercial con las especificaciones técnicas del equipamiento, un estudio económico y los costos de producción asociados.


Se desarrollo el documento “Diseño conceptual planta producción betaina a partir de melaza” que contiene los parámetros generales del diseño y estimaciones de costos.

Nombre ENSAYOS QUIMICOS Y BIOENSAYOS CON SALMONES Y CONCLUSIONES FINALES

1

Descripción Informe final de resultados químicos y bioensayos evaluados mediante análisis estadísticos con dietas experimentales y comerciales.


Se hicieron los bioensayos con salmones alimentados con dietas a las que se les incorporó betaína comercial, betaína CELA y sin betaína. Se efectuaron análisis de ATPasa branquial en la especie Salmo salar, con la finalidad de determinar el grado de esmoltificación, Los resultados del bioensayos mostraron que los peces alimentados con betaína, se ven ligeramente más esmoltificados que los alimentados sin betaína, aunque estas diferencias no son significativas estadísticamente. (Anexo N° 9)

Resultados de Protección Objetivos asociados

Nombre PATENTE DE INVENCION

3

Resultados de producción asociados

Después de realizar la investigación correspondiente se determino que no se justificaba el patentamiento de un proceso que no es rentable. Es necesario efectuar estudios tendientes a profundizar en este sentido con la finalidad de obtener un producto competitivo comercialmente que tenga sentido ser patentado.


No logrado

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Resultados de Transferencia y Negocios Objetivos asociados

Nombre LICENCIAMIENTO DE DERECHOS

3

Resultados de producción asociados

Aunque no hubo patentamiento del producto, la Institución considerará a futuro, la venta del Know how en los negocios tecnológicos asociados a este proyecto.


No logrado

Resultados de Producción Científica

Categoría Cantidad Lograda Evento

Publicación

Tesis o proyecto de título (En ejecución) 1

Cooperación Internacional recibida o entregada

Nuevo Proyecto Generado

Resultados de Formación de Capacidades

Categoría Cantidad Lograda Capacidades profesionales desarrolladas o fortalecidas 5

Capacidades de formación de redes o de equipos de trabajo 2

Capacidades materiales o de infraestructura

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2.3. INFORME FINANCIERO A LA FECHA DE TÉRMINO

Montos

Comprometidos por Convenio (1)

Montos Efectivamente Aportados (2)

Gastos Totales del Proyecto (3)

% (5)

FONDEF 200.000.000 200.000.000 196.639.462 98%

Institución(es) Beneficiaria(s)

101.870.000

101.870.000

101.870.000

100%

Empresas y otras entidades asociadas

106.100.000 106.148.366 106.148.366 100%

Totales 407.970.000 404.657.828 $404.657.828 99%

Monto Reintegrado a FONDEF (6) ( $3.360.138 )

Costo Final del Proyecto (4) $ 401.297.690

2.4. EVALUACIÓN DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO

2.4.1. El Representante Institucional de cada Institución Beneficiaria La experiencia obtenida a través de la ejecución de este proyecto se ha constituido en una valiosa contribución tanto a la conformación de equipos de trabajo, como al fortalecimiento de la infraestructura y generación de valioso conocimiento, lo que a su vez contribuye al acervo corporativo, lo que en la interacción con otros proyectos de I + D de la institución, permitirá conformar en un futuro próximo, una unidad especializada que gestione la investigación, desarrollo e innovación de la Corporación de Educación La Araucana.

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2.4.2. El Director(a) del proyecto Este primer proyecto I+D desarrollado por CELA, permitió impulsar y consolidar diversas líneas de investigación en acuicultura, conformar y fortalecer equipos de trabajo y valiosa infraestructura que apoya la investigación y docencia de la Institución. Lo anterior se refleja en proyectos en actual ejecución que dicen relación con cultivo de nuevas especies para diversificación acuícola, producción de biocombustibles a partir de micro y microalgas, entre otros. Los principales aciertos están relacionados con la obtención de la betaína, lo que nunca se había hecho en Chile y su aplicación en dietas comerciales para salmones, que si bien, estadísticamente no demostró ser significativamente mejor, se comporta en forma muy similar al producto comercial y levemente mejor que cuando no está presente en las dietas. El análisis de costos refleja que con las técnicas implementadas en este proyecto, no es viable económicamente. Sin embargo si se optimizaran las tecnologías en cuanto a los rendimientos (pasar de 2% a 4% de betaina), mejorar costos variables relacionados principalmente a los insumos y optimización de las inversiones requeridas, podría llegar a ser viable desde el punto de vista comercial la producción de betaina a nivel nacional, siempre y cuando este coligada, a una planta refinadora de azúcar como IANSA, en donde además de producirse la materia prima (melaza), posee la infraestructura, equipamiento y capacidades técnicas y operativas necesarias., donde la betaina pasa a ser un subproducto más dentro de su cadena de valor.

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2.5. PROPUESTA DE CONTINUIDAD DE CADA INSTITUCIÓN BENEFICIARIA

Si bien los resultados del proyecto son experimentales, ponen en evidencia la factibilidad técnica y son exitosos en términos del logro de los objetivos centrales de esta iniciativa. La factibilidad de otorgar una continuidad a esta línea de trabajo y al escalamiento productivo está sin duda condicionada a la exploración de potenciales entidades interesadas en aplicar estos resultados para generar una unidad productiva comercial. Con este propósito se visualiza como potenciales interesados empresas relacionadas con producción y/o comercialización, como Iansa o Veterquímica. La continuidad de la línea de trabajo desarrollada en este proyecto, está sujeta al éxito en gestiones de acercamientos y acuerdos de empresas potencialmente socias como las anteriormente señaladas. En caso contrario, la continuidad de esta línea guarda relación con la aplicación de las tecnologías , procedimientos y experiencia lograda en el desarrollo de nuevos productos y en el apoyo a las actividades de I+D, de otros proyectos actuales o futuros.

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III. INFORME DE GESTIÓN

3.1. OBJETIVOS DEL PROYECTO

3.1.1 Objetivo(s) General(es)

Objetivo General (Indicado en el proyecto reformulado) Obtención y evaluación de un producto comercial en base a betaína, obtenida biotecnológicamente a partir de subproductos agrícolas, para ser usado como osmoregulador en especies acuáticas. Este objetivo se logró, ya que se obtuvo betaína a partir de melaza , subproducto de la remolacha, a través de cromatografía de intercambio iónico, la cual fue probada posteriormente en dietas para salmones.

3.1.2 Objetivos Específicos

Objetivo Específico N°1: Elaboración y ensayo del producto propuesto en relación a su grado de estabilidad al proceso de elaboración de alimento, grado de higroscopicidad y eficiencia como osmoregulador en la etapa de esmoltificación en salmonídeos. Señale y fundamente el grado de cumplimiento de cada objetivo específico en relación a lo propuesto inicialmente, basado en los resultados obtenidos en el proyecto. La incorporación de la betaína obtenida, en las dietas para salmonídeos, pudo llevarse a cabo con la empresa de alimentos balanceados Alitec (Chiloé), perteneciente a BIOMAR. El producto obtenido, se incorporó en dietas de transferencia para salmones, determinándose posteriormente su efecto en el proceso de esmoltificación de la especie Salmo salar, a través de la realización de bioensayos.

Objetivo Específico N°2: Diseño de un producto para ser usado como osmoregulador en especies acuáticas, en base a betaína y coadyudantes con características de estabilidad e higroscopicidad mejoradas en relación a los productos comerciales actualmente en uso. La betaína obtenida a través del proyecto, fue secada con spray y se basa en gelatina, mono y polisacáridos lo que se tradujo en un bajo grado de higroscopicidad, permitiendo una buena manipulación del producto en planta y tolerar sin problema el proceso de extrusión. Objetivo específico N°3: Dimensionamiento del paquete tecnológico a transferir.

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Se desarrolló el documento “Diseño conceptual planta producción betaina a partir de melaza” que contiene los parámetros generales del diseño y estimaciones de costos. Por otra parte, el nivel de desarrollo alcanzado en el proyecto desde el punto de vista de proyección comercial, basados en los resultados obtenidos por las técnicas implementadas en el proyecto lo hacen inviable económicamente, por lo tanto no es posible hacer una transferencia tecnológica responsable, con el actual estado de desarrollo de las técnicas de producción de betaina.. Objetivo específico N°4: Diseño y montaje de una planta piloto biotecnológica para la obtención de un producto comercial en base a betaína.

Se logró la construcción y puesta en marcha de una “planta piloto experimental” de acuerdo a las especificaciones del diseño. Se elaboró un manual con las especificaciones y normalización de los procesos de planta.

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3.2. RESULTADOS DEL PROYECTO

3.2.1. Resultados de Producción Nombre DISEÑO DE PLANTA PILOTO Categoría Proceso Descripción Plano de ingeniería de una planta piloto, con descripción detallada del

equipamiento e implementación. Calidad Adaptado Descripción del logro (refiérase a los atributos)

Consiste en un plano diseñado para ser editado en CAD, que incluye un diseño específico para la fabricación y determinación de tamaño y características del equipamiento y montaje de las instalaciones finales, y sobre el cual no existen diseños de plantas similares, que puedan ser comparables a nivel nacional.

Nombre MONTAJE DE PLANTA PILOTO. Categoría Proceso Descripción Construcción y puesta en marcha de la planta piloto de acuerdo a las

especificaciones del diseño. Elaboración de un manual con las especificaciones y normalización de los procesos de planta. Optimización de procesos.

Calidad Adaptado Descripción del logro (refiérase a los atributos)

Se logró la construcción y puesta en marcha de una planta piloto de acuerdo a las especificaciones del diseño. Se elaboró un manual con las especificaciones y normalización de los procesos de planta y se optimizaron los procesos La planta fue construida especialmente para los propósitos del proyecto, la etapa de extracción consiste en una unidad conformada por tres columnas cromatográficas, las que pueden funcionar en forma independiente o en paralelo cada una de las cuales puede funcionar en forma independiente o las tres en paralelo; estanques, equipos y sistemas de control de procesos interconectados, diseñada para funcionar en forma automática o manual. Fabricada localmente en acero inoxidable (sanitario). La unidad de secado (Spray dryer) fue adquirida en Suiza. La planta de extracción de betaína, no tiene competidores a nivel nacional, por lo tanto, no se puede comparar.

Nombre ESTABLECER LAS ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO DE PRUEBA. Categoría Producto

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Descripción Mediante este resultado se pretende obtener la monografía fisicoquímica

del producto a utilizar en las etapas de obtención y ensayo productivo, que cumpla con las funciones de osmoregulación en dietas para salmonídeos y camarones, a un precio más competitivo que los productos importados que actualmente son comercializados en Chile y con las características de diseño que permitan una mejor estabilidad durante la elaboración de alimentos balanceados y un menor grado de higroscopicidad.

Calidad Mejorado Descripción del logro (refiérase a los atributos)

El producto diseñado en base a betaína se presenta como un polvo seco de alta fluidez de color café claro, el cual después de ser encapsulado con gelatina a través del spray-dryer, queda de color blanco, con un tamaño de partícula menor a 30 mesh (0,63 mm), características descritas en la monografía adjunta. (anexo N°5). Se pudo constatar que tiene un bajo nivel de higroscopicidad y es de fácil manipulación en planta, sin embargo, aún no es posible producirla a precios más bajos que el producto importado.

Nombre OBTENCIÓN DE PRODUCTO COMERCIAL Categoría Producto Descripción Luego de las comparaciones de un set de productos, el resultado final será

la obtención del mejor producto elaborado en la planta, para las pruebas y ensayos posteriores.

Calidad Mejorado Descripción del logro Es un polvo granulado, de color blanquecino, se puede usar mezclado con

los demás ingredientes que componen la dieta para salmónidos. Su único competidor es la betaína comercial (Betafinn) que proviene de Finlandia. No se encontraron diferencias significativas respecto de su uso en salmonidos con respecto al producto comercial, salvo las inherentes al costo de producción,.

Nombre DIMENSIONAMIENTO DEL PAQUETE TECNOLÓGICO Categoría Producto Descripción Documento que incluirá el dimensionamiento de una planta tipo

comercial. con las especificaciones técnicas del equipamiento, un estudio económico y los costos de producción asociados.

Calidad Adaptado

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Descripción del logro (refiérase a los atributos)

Con los datos obtenidos en este informe, fue posible realizar el desarrollo de una planta conceptual, pero no fue posible llevar a cabo la transferencia tecnológica, puesto que es necesario realizar aún más estudios, que permitan disminuir los costos de producción, para poder competir con el producto comercial, ya que el requerimiento de inversión y los costos de producción nacional no configuran un escenario de producción de betaína rentable, utilizando como referencia los actuales precios de importación de este producto.

Nombre ENSAYOS QUÍMICOS Y BIOENSAYOS CON SALARES Y

CONCLUSIONES FINALES Categoría Proceso Descripción Informe final de resultados químicos y bioensayos evaluados mediante

análisis estadísticos de manera experimental y comercial Calidad Mejorado Descripción del logro Aunque el producto obtenido, hubiera presentado diferencias

significativas respecto a los productos sustitutos importados, como el Betafinn o Betain 96, su producción no sería rentable, ya que se requeriría mejorar los rendimientos de melaza a betaína, reducir los costos de producción y ajustar el tamaño de planta. La planta debería estar necesariamente asociada a IANSA, empresa productora de azúcar y de melaza, lo que permitiría reducir costos y asegurar la estabilidad de la materia prima.

3.2.2. Resultados de Protección Para cada uno de los Resultados de Protección agregue un cuadro. Utilice la definición establecida en S+C. Nombre Patente de Invención Categoría Patente Descripción A través de la patente se pretende proteger la formulación lograda a través

del proyecto, cuyo mercado particular son las plantas de alimento balanceado para especies acuáticas

Resultado de Producción asociado

Obtención de producto comercial

Nivel de desarrollo No logrado Ámbito Nacional Descripción del logro Se consideró que no es recomendable patentar un producto que no es

competitivo desde el punto de vista comercial.

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3.2.3. Resultados de Transferencia y Negocios Nombre LICENCIAMIENTO DE DERECHOS Categoría Licenciamiento Descripción Se espera que el licenciatario produzca el resultante final del proyecto a

nivel nacional, en base a la Licencia que la Corporación de Educación otorgue mediante un pago de royalty.

Resultado de Producción asociado

Obtención de producto comercial

Nivel de desarrollo No logrado Ámbito Nacional Descripción del logro La Institución considerará a futuro la venta del Know how en los negocios

tecnológicos asociados a este proyecto.

3.2.4. Resultados de Producción Científica

Categoría Cantidad Comprometida Cantidad Lograda Eventos nacionales

Eventos internacionales

Publicación: artículo científico en revista nacional

Publicación: artículo científico en revista internacional de corriente principal

Publicación: libro o capítulo de libro

Tesis o proyecto de título (Magíster) 1 En proceso de revisión

Tesis o proyecto de título (Doctorado)

Cooperación internacional recibida o entregada

Nuevo proyecto generado

3.2.5. Resultados de Formación de Capacidades Categoría Cantidad Comprometida Cantidad Lograda

Capacidades profesionales desarrolladas o fortalecidas

0 5

Capacidades de formación de redes o de equipos de trabajo

2

Capacidades materiales o de infraestructura

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3.3. GESTIÓN DEL PROYECTO

3.3.1. Plazos efectivamente utilizados vs. plazos considerados inicialmente Este proyecto inicialmente se formuló con una duración de 24 meses, sin embargo, fue necesario solicitar una extensión de 7 meses adicionales. Las principales causas que generaron el desfase en el plan inicial de actividades del proyecto, se debieron, por una parte, a las dificultades para obtener las resinas usadas en la cromatografía de intercambio iónico, las cuales son muy específicas y por tanto no están disponibles en el mercado, debiendo ser fabricadas a pedido, lo que generó una importante demora en el proceso de fabricación e importación. Adicionalmente, la implementación y ajuste de los procedimientos de extracción de betaína, requirió una dedicación sustancialmente mayor a la inicialmente presupuestada, a lo que se suma el hecho que la técnica de análisis del producto generado por el proyecto (porcentaje de betaína obtenida) no estaba disponible en Chile, por lo cual fue necesario implementarla y validarla en un laboratorio externo, lo que implicó una demora adicional.

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3.3.2. Gasto ejecutado vs. presupuesto inicial

FONDEF. Según el convenio el aporte de fondef al proyecto era de $ 200.000.000, de los cuales se gastaron efectivamente $ 196.639.462. La diferencia se debe a gastos que no se hicieron:

• Subcontratos por $ 955.945 • Equipos por $ 99 • Materiales fungibles $ 65.516 • Propiedad Intelectual $ 2.500.000 • Gastos generales e Imprevistos $ 36.978

Los recursos asignados al proyecto para el patentamiento, no fueron utilizados, debido a que el proceso de extracción no es patentable, por cuanto está protegido y es de amplio conocimiento. Por otro lado, no es razonable el patentamiento del producto, debido a que éste resulta ser poco competitivo, por los altos costos de producción asociados a la extracción de betaína, los que aún son elevados en este proyecto debido a la escala experimental utilizada, haciendo imposible competir con el producto importado. CELA. No existen diferencias entre el convenio y lo aportado por la institución. Estos montos coinciden en un 100% en cada uno de los ítems. INV. GRAMADO. La diferencia de $ 48.366, fueron aportes incrementales, declarados por sobre lo comprometido y se debe a que las facturas no siempre coinciden exactamente con los valores presupuestados en el ítem correspondiente. Siendo esta una diferencia menor.

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3.3.3. Participación de las Instituciones y Empresas (u otras entidades asociadas)

1) Corporación de Educación La Araucana. En su calidad de Institución beneficiaria de este proyecto ha liderado la ejecución de las actividades, ha actuado como plataforma de trabajo en términos de equipamiento e infraestructura y ha conformado el equipo de profesionales y técnicos dedicados a esta iniciativa. Durante la marcha del proyecto, se habilitaron espacios apropiados para la planta piloto, se instalaron los equipos necesarios y se implementaron las técnicas y procedimientos de extracción. El equipo de trabajo estuvo conformado principalmente por ingenieros de distintas especialidades, 5 de ellos a tiempo parcial, más 1 profesional y 1 técnico a tiempo completo. Se estableció una red de trabajo colaborativo con laboratorios y especialistas del área química y de producción acuícola. 2) Inversiones Gramado Ltda. Esta empresa privada acompañó la marcha del proyecto durante toda su trayectoria, manteniendo permanentemente un estrecho vínculo en las actividades y en la gestión global del proyecto. Esta empresa está ligada al área de producción de peces (salmones y truchas), lo que se tradujo en un permanente interés por el buen éxito del proyecto en busca de la oportunidad de aplicación de los resultados.

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3.3.4. Organización y equipo de trabajo

a) Organigrama funcional del proyecto

El Director General será el responsable directo del proyecto y reportará de su marcha al Comité Directivo, autoridades de la Corporación Educacional y FONDEF, asumiendo este rol, la Sra. Bibiana Barandeguy Haro. De acuerdo a las bases del concurso y teniendo presente la necesidad de asignar la autoridad suficiente según la responsabilidad del proyecto, se identifican tanto las atribuciones como las funciones del caso, para garantizar las condiciones organizacionales e instrumentos de gestión necesarios, dada la naturaleza estatal de la Corporación Educacional, que obliga a una identificación de las competencias que corresponden:

b) Descripción del rol individual en el equipo de trabajo

Nº Nombre Institución o Empresa (o

entidad asociada)

Capacidad/Competencia Función desempeñada

1 Bibiana Barrandeguy Haro CELA

Ingeniero en acuicultura con experiencia en administración y en dirección de grupos humanos.

Dirigir, supervisar y coordinar el trabajo de las diversas áreas del proyecto.

Comité Directivo

Director General Del Proyecto

Unidad de Evaluación Económica , Transferencia Tecnológica y RRII

Unidad de Gestión Apoyo Administ rativo y

Seguimiento y Control

Unidad de Investigación y Desarrollo

Director Alterno

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2 Francisco Arriagada Toro CELA

Químico farmacéutico, con experiencia en la administración de empresas, en cargos de alta responsabilidad. Con estudios de postgrado en administración y marketing en el extranjero.

Director alterno e Investigador principal. Responsable de todas las etapas de diseño del producto propuesto. propuesto, evaluando, diseñando y controlando las tareas de avance de la investigación.

3 Elisabeth Brintrup Galindo

Ingeniero en Acuicultura, con amplia experiencia en manejo de salmones coordinación operativa de los trabajos de investigación y la obtención de los datos y resultados finales.

Investigador, a cargo de la coordinación operativa de los trabajos de investigación; de los ensayos, pruebas y obtención de datos para análisis de resultados.

4 José Ignacio Vivanco Mansilla

Ingeniero Civil Industrial.

Colaborar en la elaboración de los informes administrativos, económicos y de gestión.

5 Claudio Chanceaulme Willemsen,

Ingeniero Acuicultura, con experiencia en gestión y montaje de empresas.

Montaje y operación de la planta piloto.

6 Boris Contreras del Río Inversiones Gramado Ltda.

Médico veterinario. Empresario

Miembro Directorio Proyecto. Coordinación con actividades de investigación del proyecto.

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3.3.5. Evaluación de la ejecución del proyecto

a) El (la) Representante Institucional de cada Institución Beneficiaria Desde el punto de vista institucional, se puede considerar la adjudicación y el desarrollo de este primer proyecto, como un interesante logro, por sus connotaciones futuras. La experiencia obtenida a través de la ejecución de este proyecto se ha constituido en una valiosa contribución tanto a la conformación de equipos de trabajo, como al fortalecimiento de la infraestructura y generación de valioso conocimiento, lo que a su vez contribuye al acervo corporativo, lo que en la interacción con otros proyectos de I + D de la institución, permitirá conformar en un futuro próximo, una unidad especializada que gestione la investigación, desarrollo e innovación de la Corporación de Educación La Araucana.

b) El (la) Director(a) del proyecto Si bien los resultados del proyecto poseen una escasa aplicación comercial inmediata, han permitido, por una parte, confirmar las hipótesis técnico-científicas que sustentaron la propuesta, logrando emprender una línea de trabajo nueva en la Institución, a partir de capacidades profesionales existentes e implementar la infraestructura y equipamiento para tal propósito. Lo anterior se considera altamente positivo, por cuanto responde a una política institucional de emprender iniciativas de innovación basadas en proyectos de I+D. Por otra parte, los resultados del proyecto contribuyen en capitalizar conocimiento, experiencia y posicionamiento de la Institución en el ámbito de la investigación y desarrollo, fortaleciendo de paso los vínculos y la interacción con empresas privadas relacionadas con la acuicultura y las actividades de servicios asociados. Es pertinente destacar, que a pesar de las dificultades derivadas del retraso en el logro de algunos de los resultados y el reducido nivel de aplicabilidad comercial del proyecto, la empresa socia mantuvo permanentemente el interés y el entusiasmo por apoyar en forma activa y resuelta este proyecto en la convicción que el conocimiento y la tecnología desarrolladas son un aporte al país y agregan valor a la empresa, por cuanto los cambios en el entorno podrán generar un impacto positivo en el futuro, pudiendo mejorar los indicadores de pertinencia para emprender negocios basados en la explotación comercial de los resultados del proyecto.

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IV. INFORME CIENTÍFICO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO

SOCIAL. 4.1. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO REALIZADOS POR EL PROYECTO El proceso de investigación asociado al presente proyecto está orientado al diseño y elaboración de un producto biotecnológico para su aplicación como osmoregulador en alimento balanceado para salmones y camarones. Para esto se realizaron los siguientes pasos investigativos:

Ilustración 1: Esquema de desarrollo general de I+D del proyecto Diseño preliminar del producto comercial Para el desarrollo de esta etapa fue necesario definir y evaluar las características de la betaína a obtener. Para esto, se evaluaron productos existentes en base a betaína, describiendo las limitaciones de uso que los propios usuarios indicaron mediante una encuesta directa realizada por miembros del equipo de investigación. Los resultados fueron los siguientes:

ConsumidoresDetección del problema: 1) Producto inestable2) Alto precio

Diseño Preliminar del producto

Construcción de la planta piloto

Pruebas de laboratorio y ambiente controlado

Diseño Definitivo del Producto

#Diseño preliminar delproceso

Tecnología de investigación y

desarrollo

Pruebas comerciales

Elaboración del Prototipo de prueba


desarrollo

Producto Final y Transferencia Tecnológica


desarrollo

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Producto comercial en base a Betaína

Características más relevantes Observaciones de usuarios

Betafin S4 Fabricante: Danisco AG

Contenido: Cristales de betaína al 93% de pureza, con un 4% de estearetao de calcio como fluidificante de sólido.

Uso: como osmoregulador en dieta de salmonídeos y camarones, con una inclusión en el alimento de entre 3-10 kg por tonelada en el caso del primero y entre 3-15 kg por tonelada en el caso de los camarones.

1-. El contenido de betaína más el fluidificador de sólidos posee un contenido inferior de 100%. Se entiende que el producto comercial posee un nivel de impurezas de un 3%, las cuales están constituídas principalmente restos de azúcares.

2-. El uso del producto es engorroso, ya que al ser higroscópico no se homogeniza bien en las mezclas de alimento.

(*) Mayores detalles del producto en Anexo 4 Después de revisar las cifras de inversión de la empresa Danisco AG (información en la página corporativa de (www.danisco.com) y al compararlas con la iniciativa del proyecto, se llegó a la conclusión que sería difícil obtener un alto nivel de pureza del producto final, por cuanto se requiere de una inversión muy superior a los montos destinados por el proyecto. Debido a esto, lograr la separación de la betaína, fue un gran avance investigativo que podrá servir como punto de partida para una empresa manufacturera que se encargue de generar la purificación, mediante el mismo método planteado. Por otra parte, se consideró que los contaminantes eran únicamente azúcares, los cuales a los niveles de inclusión necesarios para usar el producto como osmoregulador, no podrían afectar de ninguna forma conocida tanto el crecimiento de los salmones o la calidad del producto final. El factor de higroscopicidad se ha tratado en otras ocasiones sobre otros microingredientes en las dietas para salmones, con vitaminas que son higroscópicas o que segregan electrostáticamente en mezclas. Es el caso de la vitamina B2 Tiamina cristal y el Ácido Fólico cristal. En ambos casos, el recubrimiento con matrices de gelatina han permitido una serie de ventajas:

a) Disminución por las pérdidas ocasionadas por absorción de agua en las materias primas. b) Mejor manejo en plantas de proceso en las secciones de microingredientes, ya que son más

simples de pesar gracias a la alta fluidez que logran los productos encapsulados en relación a los productos cristalinos.

c) Mejor niveles de mezcla debido a una baja segregación estática. En base a estos antecedentes se determinó la monografía de un producto base que serviría de patrón de comparación esperado con los resultados experimentales. En el Anexo 5 se describe el producto esperado de este proyecto.

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http://www.danisco.com/

Diseño preliminar del proceso En base a la información anterior, se pasó al diseño de una instalación funcional que permitiera la separación de betaína desde melaza. Las condiciones que se estimaron fueron las siguientes:

a) Un sistema formado por unidades independientes, que permitiera la recuperación de al menos un 20% de betaína por unidad. Esta condición estuvo construida a partir de las experiencias de laboratorio en las cuales una columna de prueba era capaz de retener esta cantidad de betaína desde melaza sin necesidad de recurrir a variación de presión durante el proceso. A pesar que la bibliografía consultada indicaba una recuperación cercana al 70% de betaína, las condiciones para lograr estas recuperaciones necesariamente cursaban con inversiones mayores que no se ajustaban a los presupuestos del proyecto. De esta manera, se dejó fijo el tarjet de 20% según las experiencias de laboratorio y luego se replicó a escala piloto los resultados obtenidos, lográndose recuperaciones en el mismo orden de magnitud (un detalle del proceso se obtiene en el Anexo 3). Otro aspecto que tuvo que modificarse en el proceso fue la operatoria, ya que si bien se realizaron las inversiones de manera cercana a las especificaciones de construcción indicadas en plano, no fue posible utilizar las tres unidades de manera presupuestada debido a que los volúmenes de materia excedían los presupuestos iniciales.

b) Un sistema que permitiera la obtención de una cantidad de betaína suficiente como para hacer las

pruebas de alimento para peces. Claramente uno de los mayores problemas del proyecto fue tratar de obtener las cantidades suficientes de betaína desde melaza para los bioensayos con peces. Esto porque las instalaciones fueron presupuestas para una cantidad mucho menor de betaína, lo suficiente como para encapsular y verificar estabilidad del producto en el tiempo y a la extrusión. Sin embargo, al sobre exigir los rendimientos de la instalación piloto se dejaron de realizar inversiones importantes que permitirían la optimización de la instalación piloto y finalmente se trabajó con una instalación que permitió la recuperación de betaína con los niveles de eficiencia y en cantidad suficiente para cumplir con los objetivos presupuestados, pero con un bajo desarrollo tecnológico.

El plano original de la instalación se puede observar en el Anexo 6. Elaboración de prototipos de prueba En base a la información anterior, se determinó el mejor proceso para la separación de betaína desde la melaza y se realizó con una columna de resina de intercambio iónico marca Dowex monoesfera 88 Na+ como fase estacionaria y distintas fases móviles;

a) Agua destilada. b) Agua basificada c) Agua basificada con etanol (NaOH:Et-OH 1:1)

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Los batch de prueba fueron de separación de betaína y se analizaron en su contenido % del analito objetivo en el laboratorio Bioquality, en el cual se realizó la cuantificación de betanía separada desde melaza con un equipo HPLC bajo los estándares de ICUMSA GS4/8-21. La betaína separada fue juntándose en batch independientes de un litro cada uno, cada uno con su respectivo indicador analítico, y se procedió a concentrar las soluciones extractivas antes del proceso de secado y encapsulado. Diseño de planta piloto Al mismo tiempo del punto anterior, y en relación a las características del producto propuesto, se comenzaron a realizar los diseños de la planta piloto, estableciéndose las capacidades de proceso y los equipamientos necesarios, junto con las metodologías de control de líneas para la verificación del funcionamiento normal de los procesos, según la metodología productiva propuesta (Anexo 7). Para esta fase, las integraciones de investigación se centraron en las siguientes áreas; 1. Diseño del sistema de extracción de betaína HCl desde melaza. Se consideró como una de las fases de investigación más importantes, debido a la complejidad de la tecnología y los objetivos planteados. Un fuente componente de investigación estuvo centrado en la obtención de betaína HCl desde melaza manteniendo inalterable las propiedades nutricionales y de uso de la melaza original. Para esto se utilizó la tecnología cromatográfica de intercambio iónico. 2. Diseño de las etapas de elaboración del producto propuesto; Durante esta fase se realizaron pruebas investigativas para lograr la mejor combinación de operaciones unitarias con el fin de obtener el producto propuesto. 3. Diseño de ingeniería de la planta piloto. Finalmente, se realizó el diseño de ingeniería, los que consistieron en los planos estructurales para el funcionamiento de la planta piloto (Anexo 8). Es importante destacar que algunos de los equipos propuestos en esta etapa fueron diseñados de acuerdo a los requerimientos establecidos en la fase experimental, por lo cual hubo que considerar un factor de I+D en el diseño y elaboración de estos equipos. 4. Cotización y adquisición de equipos. Se realizaron las evaluaciones necesarias de costo/calidad para los principales proveedores de equipos. Montaje de planta Sobre las edificaciones construidas, se realizó la adecuación de la planta piloto, posteriormente se procedió al montaje de ésta, mediante personal especializado y se realizó la marcha blanca de la instalación. Durante esta última fase, se entrenó al personal necesario para el manejo de los procesos dentro de las especificaciones propuestas.

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Obtención de productos en planta piloto Una vez terminada la planta piloto, se realizaron los batch de pruebas para las distintas formulaciones planteadas en el diseño teórico. Estas pruebas constituyen la primera evaluación del sistema productivo y es la fase principal de selección de la mejor alternativa de prueba para los bioensayos posteriores.

Ilustración 2.: Esquema de desarrollo de pruebas experimentales a nivel piloto Las pruebas de encapsulación fueron realizadas en la planta piloto con un equipo Spray dryer, marca Buchi 290, a escala de laboratorio. Posteriormente, para la encapsulaciòn de mayores volumenes necesarios para el bioensayo, se solicitó a la empresa FUMEX Ltda., la replicación de la encapsulación para disponer de los volúmenes requeridos (10 kg) para los bioensayos posteriores. El diagrama de flujo del proceso es el siguiente:

Separación de Betaína HCl cruda

Obtención de producto piloto

1 Obtención de

producto piloto 2

Obtención de producto piloto

3 Obtención de

producto piloto 4

Entrada de melaza

Evaluación Química

Cumple con las especificaciones

de diseño propuesto?

NO

Descarte de producto

Determinación de nuevos parámetros

de proceso

Evaluación Encapsulación

Cumple con las especificaciones

de diseño propuesto?

SI

NO

Descarte de producto

SI Producto

seleccionado para bioensayo

I+D

I+D

I+D

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Ilustración 3.: Diagrama de Flujo del proceso establecido. Bioensayos Las evaluaciones de bioensayo controlado tienen por misión determinar, por una parte, la estabilidad del producto propuesto seleccionado en la etapa de evaluaciones de laboratorio a los procesos de elaboración de alimento balanceado y por otra parte, el objetivo de esta etapa es demostrar la eficiencia biológica del producto como osmoregulador en salmones. Para esta fase la betaína encapsulada se envió a la empresa Biomar S.A. para la elaboración de las dietas de transferencia de salmón Atlántico (dietas que contienen betaína para ayudar al proceso de smoltificación), quienes incluyeron en sus líneas normales de proceso, el producto propuesto. Junto con la elaboración del alimento de prueba, también se fabricaron las dietas de transferencia normales elaboradas con los estandares establecidos por la Empresa (Dieta comercial), utilizando la betaína importada, la cual es utilizada actualmente en estos procesos de elaboración, esto se realizó con la finalidad de compararlas: Alimento con betaína comercial, alimento con betaína propuesta en este proyecto y también alimento control sin betaína. Los bioensayos con peces se realizaron bajo condiciones controladas mediante la siguiente metodología:

Melaza (sol 25-50%)

(1)Extracción de

betaína

Melaza sin betaína

• Protección física de la betaína a las condiciones de humedad del medio.

• Protección química de la betaína y los productos adjuntos.

• Mejor fluidez del producto desarrollado en comparación a los actuales productos de betaína.

• Menores pérdidas de uso a través del proceso de manipulación mecánica y condiciones de extrusión.

Producto Final

Ventajas del producto

(2)Homogenizador de

dispersión

Micoesferas de Betaína

(3)Microesferación de

betaína

Solvente

Excipiente dispersante

27% pérdida 8% pérdida

35% pérdida

Melaza (sol 25-50%)

(1)Extracción de

betaína

Melaza sin betaína

• Protección física de la betaína a las condiciones de humedad del medio.

• Protección química de la betaína y los productos adjuntos.

• Mejor fluidez del producto desarrollado en comparación a los actuales productos de betaína.

• Menores pérdidas de uso a través del proceso de manipulación mecánica y condiciones de extrusión.

Producto Final

Ventajas del producto

(2)Homogenizador de

dispersión

Micoesferas de Betaína

(3)Microesferación de

betaína

Solvente

Excipiente dispersante

27% pérdida 8% pérdida

35% pérdida

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Ilustración 4: Desarrollo del ensayo experimental en salmones

Se utilizan 780 alevines de Salmón del Atlántico (Salmo salar) con un peso promedio inicial de 15 gr., estimándose un intervalo de confianza +/- 5 gr. Este grupo de peces fue adquirido a la empresa Sur Inversiones S.A. y provienen de la piscicultura Vertientes, ubicada en el camino al Lago Chapo Km. 25, colonia “el Chingue” sector Correntoso, en Puerto Montt. Los progenitores de los peces corresponden a la sepa Aquagen, los peces fueron adquiridos de un lote seleccionado, correspondiendo estos la cola inferior del grupo inicial del cultivo, lo que indica que los peces presentarían un crecimiento inferior a un grupo normal. Los peces fueron transportados hasta la estación experimental del Instituto Profesional La Araucana, ubicada en el km. 10 del camino a Chinquihue, en Puerto Montt. Con el propósito de realizar una aclimatación de los peces durante 7 días previos al comienzo del ensayo, se mantuvieron en condiciones similares, tanto de cultivo como de alimentación Para la realización del bioensayo, fue necesario distribuir los peces en 6 estanques de 1 metro cúbico con aproximadamente 200 ejemplares en cada uno de ellos Tres de estos estanques constituirán el sistema de prueba principal y el resto constituirán las réplicas respectivas del sistema, como se indica a continuación: 2 Estanques, con peces alimentados con alimento manufacturado con betaína obtenida en el proyecto. (CELA) 2 Estanques, con peces alimentados con alimento manufacturado con betaína comercial, disponible en el mercado. (Betafin) 2 Estanques de control, con peces alimentados con alimento manufacturado, sin betaína en su formulación. Los peces fueron mantenidos bajo las mismas condiciones durante una semana, con el fin de homogenizar

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sus pesos y lograr una buena aclimatación, alimentánse con la dieta Golden Activa 52/18 de 1,5 mm, de la empresa Biomar S.A. Cumplido el plazo de aclimatación se realiza la selección de los peces por longitud y peso, distribuyéndolos en forma homogénea en los seis estanques de cultivo. En cada estanque se incorporaron 130 peces de 34,4 gr. de peso promedio y de 12,5 cm. de longitud promedio. Todos los estanques fueron sometidos a los mismos manejos rutinarios de la estación experimental (limpieza, flujos, extracción de mortalidad, pesaje y mediciones, etc.). los cuales fueron registrados en una planilla diaria de producción. (Fishtalk) La alimentación fue suministrada a saciedad y cada 15 días los peces fueron sometidos a muestreos de longitud y peso para evaluar su estado de condición. Durante el desarrollo de los bioensayos se registraron diariamente los parámetros ambientales y biológicos. Los resultados se muestran en el Anexo 9.

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4.2. NEGOCIOS TECNOLÓGICOS Y PRODUCTIVOS

4.2.1. Síntesis de actividades realizadas en Transferencia

La metodología de transferencia tecnológica planteada en el proyecto, para comercializar el paquete tecnológico, se lograron en forma parcial: Caracterización del producto mediante su formulación específica. Definición de las técnicas de elaboración del producto. Patentamiento de la formulación del producto. (No logrado) Definición de los perfiles económicos, incluyendo análisis actualizados de los costos y beneficios del mercado potencial, detallando las inversiones necesarias y sus indicadores de rentabilidad. Enumeración de los factores críticos de éxito y riesgos de fracaso con sugerencias alternativas para cada caso según experiencia adquirida durante el periodo de investigación. (Logrado parcialmente). Contrato de licenciamiento con costos específicos, cláusulas de renovación y/o revocación de modo que el interesado conozca anticipadamente el nivel de exigencia y riesgos asociados a licenciamiento. (No logrado) Con los resultados del proyecto fue posible realizar un diseño de Ingenieria conceptual (Anexo 10), donde se dimensiona una planta de producción de betaína a partir de melaza, que incluye la parametrización de los procesos y una estimación de los costos de infraestructura y producción. Con los datos obtenidos en este informe, no es posible realizar la transferencia tecnológica, puesto que es necesario realizar más estudios que permitan disminuir los costos de producción, para poder competir con el producto comercial, ya que el requerimiento de inversión y los costos de producción nacional no configuran un escenario de producción de betaína rentable, utilizando como referencia los actuales precios de importación de este producto. PATENTE Mediante el proyecto se logro una formulación, producción y evaluación de un producto formulado en base a betaína distinto en composición y características de aplicación para el mercado de alimento balanceado para salmones, sin embargo los resultados estadísticos no arrojan diferencias significativas, a pesar de tener una leve tendencia positiva, por lo cual se deben realizar nuevas pruebas experimentales que permitan mejorar el producto propuesto y optimizar los procesos. debido a lo cual no fue posible patentar el producto desarrollado.

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4.2.2. Diagrama del Modelo de Negocios Se propone el siguiente diagrama de negocios, cuando el proyecto sea económicamente rentable, desde el punto de vista de una planta independiente, es decir sólo fabrica Betaína a partir de Melaza.

En este modelo se aprecian dos líneas de actividad, la principal donde la betaína es obtenida y la secundaria donde se comercializa la melaza libre de betaína. Las relaciones entre ellos son netamente comerciales y este modelo depende del abastecimiento de melaza como también del precio de la betaína.

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En cambio si se tiene la producción de betaína como una línea más de productos de la industria azucarera a partir de remolachas, siempre que el proyecto sea económicamente rentable.

En este modelo se tiene la línea de actividad principal que corresponde a la producción de azúcar, el subproducto de esta línea es la melaza a la cual se le sacará la betaína para comercializarla como otro producto más. En este caso también existen relaciones comerciales entres las partes, pero se tiene la ventaja de no depender de la compra de melaza, ya que es parte de la misma empresa. La única dependencia es el precio de la betaína.

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4.3. IMPACTOS PRODUCIDOS Y ESPERADOS 4.3.1. Impactos Económico-Sociales Dado los resultados del estudio económico, se desprende que no es rentable la producción de betaina a nivel nacional, dado el actual estado de la técnica, precio internacional y demanda del producto, con lo que se considera que no existe un impacto económico social, puesto que por ahora se recomienda no realizar el proyecto. Por otra parte si se continuara optimizando el proceso, en términos de aumentar los porcentajes de extracción de betaina, disminución de los costos variables del proceso y además lograr mayor eficiencia en la inversión requerida, podría hacer rentable el negocio siempre como un complemento de una planta refinadora de azúcar, Si el factor de precio por cantidad aumenta un 46% hace que el negocio sea rentable, pasando el punto de equilibrio.

4.3.2. Impactos Científico-Tecnológicos La ejecución de este proyecto, permitió poner en marcha una línea de investigación nueva para la Institución, logrando obtener resultados significativos para el país en cuanto las técnicas de extracción de este tipo de productos y ha generado la necesidad de implementar técnicas de análisis en laboratorios externos no disponibles previamente en el contexto nacional, por cuanto son altamente especializados y requieren un nivel de equipamiento tecnológico escaso. Todo lo anterior ha permitido que el equipo científico técnico del proyecto se posicione, actualice y adquiera valiosa experiencia que lo proyecta para ser reconocido a nivel nacional. Uno de los rasgos distintivos del equipo de trabajo, dice relación con la incorporación de profesionales jóvenes y estudiantes de último año del área de acuicultura. De hecho, durante el proyecto, fue posible que dos alumnos de Ingeniería en Acuicultura de La Araucana, adquieran capacidades para la utilización y aplicación del equipamiento, para lo cual recibieron la capacitación respectiva, permitiendo que uno de ellos realice su práctica profesional en la planta piloto, especializándose en el uso del equipamiento, lo que también le permitió incorporarse al equipo de trabajo de otro proyecto. El segundo de ellos, estuvo a cargo de realizar bioensayos con peces, lo que le permitió adquirir experiencia que le significó ser aceptado por parte de la Universidad de Vigo, para estudiar un master en acuicultura. Por otra parte, se realizaron talleres internos de difusión sobre los alcances del proyecto, con asistencia de académicos y alumnos del área de alimentos y acuicultura.

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4.3.3. Impactos Institucionales Este proyecto permitió abrir nuevas líneas de investigación para la Institución en el ámbito de la extracción altamente especializada de productos químicos no disponibles en el país, a partir de subproductos de la agroindustria. El desarrollo logrado en términos de tecnologías y procedimientos no estaban disponibles en el país previamente, lo que posee un alto impacto institucional en el contexto de la Investigación y el desarrollo, lo que fortalece las capacidades institucionales y refuerza el acervo de experiencia. Las capacidades de infraestructura y equipamiento implementadas a través del proyecto ha permitido apalancar recursos complementarios y generar sinergias con el equipamiento implementado a través de otros proyectos I+D de la Institución lo que en conjunto configura una capacidad reforzada que permite enfrentar nuevas iniciativas de investigación y poner a disposición de otras entidades de I+D las nuevas capacidades obtenidas para fortalecer los lazos de trabajo colaborativo.

4.3.4. Impactos Ambientales Los resultados de este proyecto tienen un impacto ambiental positivo, por cuanto permiten dar una utilización comercial a un subproducto de la agro industria (melaza), que se utiliza como materia prima en estos procesos, de este modo, el proyecto le agrega valor a una sustancia residual derivada de otro proceso productivo, lo que se considera un impacto ambiental positivo. El proceso de extracción que se utiliza en esta tecnología no posee impactos ambientales relevantes a excepción del efluente de descarga de la planta piloto, que posee bajo caudal y proviene preferentemente de agua de lavado y baja dilución de químicos. Consecuentemente, se obtuvieron las autorizaciones correspondientes de la entidad reguladora, CONAMA, en que aprueba la descarga de estas aguas residuales. 4.3.5 Impactos Regionales Como se ha señalado anteriormente, la técnica desarrollada a la fecha de extracción de betaína no permite hacer viable económicamente un proyecto de esta naturaleza, no obstante, si en el futuro se resolvieran las variables técnicas que lo limitan económicamente, podría tener un valioso impacto regional, por cuanto el producto obtenido es un insumo ocupado en la industria del salmón, la cual ha sido uno de los pilares de la economía Sur-austral. En dicha industria la betaína es usada como aditivo en las dietas de transferencia, sin embargo dicho insumo, debe ser importado. Los resultados del proyecto han permitido la obtención de betaina a nivel nacional generando una alternativa futura, como una nueva opción de abastecimiento de este insumo.

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V. ANEXOS

ANEXO 1. EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL Y PRIVADA A1.1. Evaluación Económica Social

A1.1.1. ¿Qué productos, servicios o procesos se ha considerado en la evaluación económica social? El producto evaluado es betaína encapsulada, extraída desde melaza (subproducto de la remolacha) y encapsulada para mejorar su higroscopia. Las alternativas a este producto solo son betaínas importadas sin recubrimiento producidas por Finnfeeds Finland Ltd./Danisco A/S y Trouw Nutrition International que son los principales productores a nivel mundial. De acuerdo a los resultados productivos obtenidos en las pruebas realizadas con las empresas asociadas y proceso de extrusión en la empresa Biomar Chile S.A., no se encontraron diferencias en los resultados obtenidos al comparar el producto ensayado con las betaínas existentes en el mercado.

Relación entre el índice de ATP (U/mg) y el peso en gramos de los peces, sometidos a dietas con betaína (BIOMAR e IPLA) y sin betaína.

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Se han realizado dos evaluaciones, la primera considerando una planta independiente como se explicó en el modelo del negocio y otra como anexo a una planta de refinamiento de azúcar de remolacha.

A1.1.2. ¿Cuáles son los beneficios y tipo de impactos económico-sociales cuantificados?

Dado los resultados del estudio económico, se desprende que no es rentable la producción de betaina a nivel nacional, dado el actual estado de la técnica, precio internacional y demanda del producto, con lo que se considera que no existe un impacto económico social Por otra parte si se continuara optimizando el proceso, en términos de aumentar los porcentajes de extracción de betaina, disminución de los costos variables del proceso y además lograr mayor eficiencia en la inversión requerida, podría hacer rentable el negocio siempre como un complemento de una planta refinadora de azúcar, Si el factor de precio por cantidad aumenta un 46% hace que el negocio sea rentable, pasando el punto de equilibrio. Ahora bien, en el momento que el proyecto sea rentable, este generaría beneficios como una nueva fuente de empleos, competitividad nacional al no depender de importaciones del producto y si los volúmenes son lo adecuados se puede exportar el producto final a las empresas de alimentos de camarones. a) Indique cuáles serán los principales ítems de beneficios a nivel país. Como se mencionó, el proyecto no es rentable, pero si en el evento que el precio mejorase y las condiciones técnicas también, se podría obtener un aumento del PIB al generar un nuevo producto de consumo interno, reducir las importaciones de éste y exportar los excedentes.

b) Indique cuáles son las variables más críticas. Aunque el proyecto no es rentable, las variables críticas que lo podrían hacer rentable son los precios de la betaína, la eficiencia del proceso, lo que impacta en el volumen a producir y el monto de las inversiones necesarias.

c) Indique cuál es la velocidad de logro del impacto. No aplica puesto que no se recomienda realizar el proyecto por ahora y su impacto ambiental es neutro.

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A1.1.3. ¿Cuál es el horizonte de evaluación y la curva de adopción? El horizonte de evaluación es a 10 años y aunque se considere máxima capacidad para el primer año, este no logra hacer rentable al proyecto.

A1.1.4. ¿Cuál es la situación actual? (En la cual no se consideran proyecciones con el proyecto). La situación actual es que Chile importa betaína desde el extranjero para agregarlo a las dietas de los salmones. Esta situación se mantendrá a futuro.

A1.1.5. ¿Cuál será la situación futura a causa de la ejecución del proyecto? La situación futura no cambiará puesto que el proyecto no es rentable económicamente, si por una razón este fuese rentable, la situación favoreciera a reemplazar parte de la betaína exportada por la producida en el país.

A1.1.6. ¿Cuáles son los beneficios económico-sociales no cuantificados? No aplica.

A1.1.7. ¿Cuál es el impacto regional del proyecto? No aplica.

A1.1.8. ¿Cuáles son los indicadores de la evaluación económica-social?

VAN (8%)

millones de pesos TIR %

-2640 --

A1.2. Evaluación Económica Privada

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A1.2.1. ¿Cuáles son los negocios considerados en la evaluación económica privada? a) Negocio Tecnológico para la Institución y Contrapartes (Considere el principal). Una planta productora de betaína a nivel nacional, debería estar asociada a una empresa refinadora de azúcar como es el caso de IANSA, la cual una empresa que compra la remolacha nacional y produce azúcar, por lo que esta empresa tiene un monopolio de la producción de melaza, insumo necesario para la producción de betaína. Con el requerimiento de inversiones y costos de producción nacionales y los precios de importación como referencia para el precio nacional, no se hace rentable la producción de betaína en Chile. Para la Institución, el negocio es vender el know-how de la obtención de betaína a partir de melaza, debido a que este proyecto no es rentable, no hay negocio, por ahora, para la Institución. b) Negocio Productivo o de Servicios (Considere el principal) El negocio productivo es producir betaína encapsulada a partir de melaza, el destino de este producto es como insumo para la fabricación de alimentos de salmones y/o camarones.

A1.2.2. ¿Qué horizonte de evaluación se ha considerado? El horizonte de evaluación es a 10 años y aunque se considere máxima capacidad para el primer año, este no logra hacer rentable al proyecto.

A1.2.3. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio tecnológico principal para la institución de I+D?

VAN

Tasa de descuento

TIR %

MM$ -- 10% --

A1.2.4. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio productivo o de servicios

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principal para un agente intermedio tipo?

VAN Tasa de

descuento TIR %

MM$ -2.132 10% -7,38 %

A1.2.5. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio productivo o de servicios principal para la suma de todos los posibles agentes intermedios?

VAN Tasa de

descuento TIR %

MM$ -- 10% --

A1.3. Memorias de Cálculo.

A1.3.1. Memoria de cálculo de la evaluación económico-social. Situación Sin Proyecto a) Identificación de Variables Críticas:

No aplica b) Cálculo de Ingresos:

No aplica c) Cálculo de Costos:

No aplica d) Cálculo de Inversiones:

No aplica Situación Con Proyecto a) Identificación de Variables Críticas:

Aunque el proyecto no es rentable, las variables críticas que lo podrían hacer rentable es el precio de la betaína, la eficiencia del proceso, lo que impacta en el volumen a producir y el monto de las inversiones necesarias

b) Cálculo de Ingresos: Se evaluaron dos situaciones, una donde se considera una planta independiente, por lo que las fuentes de ingresos son dos, la venta de betaína propiamente tal que corresponde a una producción de 630 toneladas al año por un precio de venta de US$2,5 por kilo y la venta de melaza libre de betaína que corresponde al producto de $74.200/ton y una cantidad de 20.370 ton producidas.

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En el otro caso sólo corresponde a la venta de betaína con los mismos valores descritos anteriormente.

c) Cálculo de Costos: Los costos para el caso de la planta independiente son los que se presentan a continuación:

VALOR TOTAL TOTAL TOTALCOSTOS UNITARIO $ UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

COSTOS FIJOSGERENTE 2.500.000 1 2.500.000 30.000.000 GERENTE COMERCIAL 2.200.000 1 2.200.000 26.400.000 GERENTE OPERACIONES 2.000.000 1 2.000.000 24.000.000 JEFE PLANTA 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000 TECNICOS PLANTA 1.000.000 4 4.000.000 48.000.000 MECANICO 700.000 4 2.800.000 33.600.000 OPERARIOS 400.000 9 3.600.000 43.200.000 ADMINISTRACION 1.500.000 1.500.000 18.000.000 SEGURIDAD 800.000 800.000 9.600.000

21 20.900.000 250.800.000 MANTENIMIENTO PLANTA 3 % EQUIPOS 101.763.000 SEGUROS 0,2 % INVERSION 12.863.967 OTROS COSTOS 15 % OTROS GASTOS 78.438.825

193.065.792 TOTAL 443.865.792

COSTOS VARIABLESMELAZA 74.200 Ton 21.000 1.558.200.000 HCL 397.500 m3 210 83.475.000 NAOH 1.446.000 Ton 672 971.712.000 GELATINA 880.000 Ton 210 184.800.000 MALTODEXTROSA 1.400.000 Ton 32 44.800.000 TRANSPORTE 3.800 Ton 22.124 84.071.200 ENERGIA ELECTRICA 56 kw / H 1.671.430 93.600.080

PETROLEO 600 L 549.000 329.400.000 TOTAL 3.020.658.280

SubTotal COSTOS NETOS AÑO 3.464.524.072

45

En el caso de la planta anexa a la de refinación de azúcar, se tienen los siguientes costos:

VALOR TOTAL TOTAL TOTALCOSTOS UNITARIO UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

COSTOS FIJOSGERENTE 1 - - GERENTE COMERCIAL 1 - - GERENTE OPERACIONES 1 - - JEFE PLANTA 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000 TECNICOS PLANTA 800.000 4 3.200.000 38.400.000 MECANICO 700.000 2 1.400.000 16.800.000 OPERARIOS 400.000 7 2.800.000 33.600.000 ADMINISTRACION - - SEGURIDAD - -

17 8.900.000 106.800.000 MANTENIMIENTO PLANTA 3 % EQUIPOS 56.463.000 SEGUROS 0,2 % INVERSION 5.781.180 OTROS COSTOS 10 % OTROS GASTOS 12.459.440 AMORTIZACION PLANTA

74.703.620 TOTAL 181.503.620

COSTOS VARIABLESMELAZA Ton 21.000 - HCL 397.500 m3 210 66.780.000 NAOH 1.246.000 Ton 672 418.656.000 GELATINA 880.000 Ton 210 92.400.000 MALTODEXTROSA 1.400.000 Ton 32 22.400.000 TRANSPORTE Ton 22.124 - ENERGIA ELECTRICA 56 kw / H 1.671.430 65.520.056

PETROLEO 600 L 716.000 230.580.000 TOTAL 665.756.056

TOTAL COSTOS NETOS AÑO 847.259.676

46

d) Cálculo de Inversiones: En el caso de las inversiones de la planta independiente se tiene:

VALOR UNITARIO TOTALINVERCION INICIAL VALOR $ UNIDAD VALOR $1. DESARROLLO PRELIMINARTERRENO 25.000.000 Ha 50.000.000

TERRENO 50.000.000 2. OBRAS CIVILESINSTALACION DE FAENA 35.000.000 MOV. DE TIERRA, FUNDACIONES Y PAVIMENTOS 227.260.000 BODEGAS 659.120.000 OBRAS CIVILES PLANTA 202.960.000 OBRAS CIVILES OFICINAS Y SERV. ADICIONALES 116.000.000 CIERROS Y JARDINES 38.000.000

OBRAS CIVILES 1.278.340.000 3. EQUIPAMIENTOESTANQUES 921.800.000 CONDENSADOR 45.000.000 COLUMNAS INTERCAMBIO IONICO 1.167.600.000 SECADO ASPERCION 140.000.000 EVAPORADOR 64.000.000 TRATAMIENTO AGUAS + POZO 143.000.000 GENERACION Y TRANFERENCIA DE CALOR 167.000.000 TRANSPORTE LIQUIDOS Y SOLIDOS 71.300.000 OTROS EQUIPOS 140.800.000 PIPING 23.600.000 AUTOMATIZACION 318.000.000 INSTALACION ELECTRICA 138.000.000 SERVICIOS BASICOS 52.000.000

Subtotal Equipos 3.392.100.000 MONTAJE EQUIPOS 10 % 339.210.000 CONTINGENCIA 5 % 169.605.000

EQUIPOS 3.900.915.000 TOTAL 1+2+3 5.229.255.000

4. COSTOS ADICIONALESOTROS E IMPREVISTOS 10 % 522.925.500 INGENIERIA Y DISEÑO 5 % 261.462.750 GESTION DE LA CONSTRUCCION 5 % 261.462.750 PUESTA EN MARCHA 3 % 156.877.650

COSTOS ADICIONALES 1.202.728.650 TOTAL 6.431.983.650

47

VALOR UNITARIO TOTALINVERCION INICIAL VALOR $ UNIDAD VALOR $1. DESARROLLO PRELIMINARTERRENO Ha

TERRENO - 2. OBRAS CIVILESINSTALACION DE FAENAMOV. DE TIERRA, FUNDACIONES Y PAVIMENTOS 46.740.000 BODEGAS 308.160.000 OBRAS CIVILES PLANTA 73.920.000 OBRAS CIVILES OFICINAS Y SERV. ADICIONALES 22.400.000 CIERROS Y JARDINES 8.000.000

OBRAS CIVILES 459.220.000 3. EQUIPAMIENTOESTANQUES 91.800.000 CONDENSADORCOLUMNAS CROMATOGRAFICAS 1.167.600.000 SECADO ASPERCION 140.000.000 EVAPORADORTRATAMIENTO AGUAS + POZO 43.000.000 GENERACION Y TRANFERENCIA DE CALOR 67.000.000 TRANSPORTE LIQUIDOS Y SOLIDOS 41.300.000 OTROS EQUIPOS 80.800.000 PIPING 17.600.000 AUTOMATIZACION 140.000.000 INSTALACION ELECTRICA 68.000.000 SERVICIOS BASICOS 25.000.000

Subtotal Equipos 1.882.100.000 MONTAJE EQUIPOS 5 % 94.105.000

CONTINGENCIA 3 % 56.463.000 EQUIPOS 2.032.668.000 TOTAL 1+2+3 2.491.888.000


COSTOS ADICIONALES 398.702.080 TOTAL 2.890.590.080

En el caso de la planta adjunta a la de producción de azúcar, se tiene:

48

A1.3.2Memoria de cálculo de la evaluación económica privada Negocio Tecnológico para la Institución (Considere el principal) a) Cálculo de Ingresos

No aplica b) Cálculo de Costos

No aplica c) Cálculo de Inversiones

No aplica

Negocio Productivo o de Servicios Tecnológicos (Considere el principal) Se consideran dos opciones como se ha mencionado anteriormente, una de una planta independiente donde los dos productos a comercializar son la betaína y la melaza libre de betaína. Por otro lado, es anexar una planta a un una planta refinadora de azúcar para separar la betaína de la melaza y así obtener betaína. a) Cálculo de Ingresos

Se evaluaron dos situaciones, una donde se considera una planta independiente, por lo que las fuentes de ingresos son dos, la venta de betaína propiamente tal que corresponde a una producción de 630 toneladas al año por un precio de venta de US$2,5 por kilo y la venta de melaza libre de betaína que corresponde al producto de $74.200/ton y una cantidad de 20.370 ton producidas. En el otro caso sólo corresponde a la venta de betaína con los mismos valores descritos anteriormente.

49

b) Cálculo de Costos

Los costos para el caso de la planta independiente son los que se presentan a continuación:

VALOR TOTAL TOTAL TOTALCOSTOS UNITARIO $ UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

COSTOS FIJOSGERENTE 2.500.000 1 2.500.000 30.000.000 GERENTE COMERCIAL 2.200.000 1 2.200.000 26.400.000 GERENTE OPERACIONES 2.000.000 1 2.000.000 24.000.000 JEFE PLANTA 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000 TECNICOS PLANTA 1.000.000 4 4.000.000 48.000.000 MECANICO 700.000 4 2.800.000 33.600.000 OPERARIOS 400.000 9 3.600.000 43.200.000 ADMINISTRACION 1.500.000 1.500.000 18.000.000 SEGURIDAD 800.000 800.000 9.600.000

21 20.900.000 250.800.000 MANTENIMIENTO PLANTA 3 % EQUIPOS 101.763.000 SEGUROS 0,2 % INVERSION 12.863.967 OTROS COSTOS 15 % OTROS GASTOS 78.438.825

193.065.792 TOTAL 443.865.792

COSTOS VARIABLESMELAZA 74.200 Ton 21.000 1.558.200.000 HCL 397.500 m3 210 83.475.000 NAOH 1.446.000 Ton 672 971.712.000 GELATINA 880.000 Ton 210 184.800.000 MALTODEXTROSA 1.400.000 Ton 32 44.800.000 TRANSPORTE 3.800 Ton 22.124 84.071.200 ENERGIA ELECTRICA 56 kw / H 1.671.430 93.600.080

PETROLEO 600 L 549.000 329.400.000 TOTAL 3.020.658.280

SubTotal COSTOS NETOS AÑO 3.464.524.072

50

En el caso de la planta anexa a la de refinación de azúcar se tienen los siguientes costos:

VALOR TOTAL TOTAL TOTALCOSTOS UNITARIO UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

COSTOS FIJOSGERENTE 1 - - GERENTE COMERCIAL 1 - - GERENTE OPERACIONES 1 - - JEFE PLANTA 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000 TECNICOS PLANTA 800.000 4 3.200.000 38.400.000 MECANICO 700.000 2 1.400.000 16.800.000 OPERARIOS 400.000 7 2.800.000 33.600.000 ADMINISTRACION - - SEGURIDAD - -

17 8.900.000 106.800.000 MANTENIMIENTO PLANTA 3 % EQUIPOS 56.463.000 SEGUROS 0,2 % INVERSION 5.781.180 OTROS COSTOS 10 % OTROS GASTOS 12.459.440 AMORTIZACION PLANTA

74.703.620 TOTAL 181.503.620

COSTOS VARIABLESMELAZA Ton 21.000 - HCL 397.500 m3 210 66.780.000 NAOH 1.246.000 Ton 672 418.656.000 GELATINA 880.000 Ton 210 92.400.000 MALTODEXTROSA 1.400.000 Ton 32 22.400.000 TRANSPORTE Ton 22.124 - ENERGIA ELECTRICA 56 kw / H 1.671.430 65.520.056

PETROLEO 600 L 716.000 230.580.000 TOTAL 665.756.056

TOTAL COSTOS NETOS AÑO 847.259.676

51

c) Cálculo de Inversiones

En el caso de las inversiones de la planta independiente se tiene:

VALOR UNITARIO TOTALINVERCION INICIAL VALOR $ UNIDAD VALOR $1. DESARROLLO PRELIMINARTERRENO 25.000.000 Ha 50.000.000

TERRENO 50.000.000 2. OBRAS CIVILESINSTALACION DE FAENA 35.000.000 MOV. DE TIERRA, FUNDACIONES Y PAVIMENTOS 227.260.000 BODEGAS 659.120.000 OBRAS CIVILES PLANTA 202.960.000 OBRAS CIVILES OFICINAS Y SERV. ADICIONALES 116.000.000 CIERROS Y JARDINES 38.000.000

OBRAS CIVILES 1.278.340.000 3. EQUIPAMIENTOESTANQUES 921.800.000 CONDENSADOR 45.000.000 COLUMNAS INTERCAMBIO IONICO 1.167.600.000 SECADO ASPERCION 140.000.000 EVAPORADOR 64.000.000 TRATAMIENTO AGUAS + POZO 143.000.000 GENERACION Y TRANFERENCIA DE CALOR 167.000.000 TRANSPORTE LIQUIDOS Y SOLIDOS 71.300.000 OTROS EQUIPOS 140.800.000 PIPING 23.600.000 AUTOMATIZACION 318.000.000 INSTALACION ELECTRICA 138.000.000 SERVICIOS BASICOS 52.000.000

Subtotal Equipos 3.392.100.000 MONTAJE EQUIPOS 10 % 339.210.000 CONTINGENCIA 5 % 169.605.000

EQUIPOS 3.900.915.000 TOTAL 1+2+3 5.229.255.000


COSTOS ADICIONALES 1.202.728.650 TOTAL 6.431.983.650

52

VALOR UNITARIO TOTALINVERCION INICIAL VALOR $ UNIDAD VALOR $1. DESARROLLO PRELIMINARTERRENO Ha

TERRENO - 2. OBRAS CIVILESINSTALACION DE FAENAMOV. DE TIERRA, FUNDACIONES Y PAVIMENTOS 46.740.000 BODEGAS 308.160.000 OBRAS CIVILES PLANTA 73.920.000 OBRAS CIVILES OFICINAS Y SERV. ADICIONALES 22.400.000 CIERROS Y JARDINES 8.000.000

OBRAS CIVILES 459.220.000 3. EQUIPAMIENTOESTANQUES 91.800.000 CONDENSADORCOLUMNAS CROMATOGRAFICAS 1.167.600.000 SECADO ASPERCION 140.000.000 EVAPORADORTRATAMIENTO AGUAS + POZO 43.000.000 GENERACION Y TRANFERENCIA DE CALOR 67.000.000 TRANSPORTE LIQUIDOS Y SOLIDOS 41.300.000 OTROS EQUIPOS 80.800.000 PIPING 17.600.000 AUTOMATIZACION 140.000.000 INSTALACION ELECTRICA 68.000.000 SERVICIOS BASICOS 25.000.000

Subtotal Equipos 1.882.100.000 MONTAJE EQUIPOS 5 % 94.105.000

CONTINGENCIA 3 % 56.463.000 EQUIPOS 2.032.668.000 TOTAL 1+2+3 2.491.888.000


COSTOS ADICIONALES 398.702.080 TOTAL 2.890.590.080

En el caso de la planta adjunta a la de producción de azúcar se tiene:

53

ANEXO 2. PLAN DE MANTENCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA HABILITADA,

BIENES, EQUIPOS Y OTROS ELEMENTOS ADQUIRIDOS

A2.1. Listado de obras de infraestructura No corresponde para este proyecto. El equipamiento necesario para el funcionamiento de este proyecto, fue ubicado en instalaciones propias de la Corporación de Educación La Araucana.

A2.2. Listados de bienes (equipos y otros)

Nº Nombre del equipo Marca Serie Modelo Nº

inventario Precio de

compra (MM$) 1 Minibus Hyundai CH.Nro.

Kmjwwh7hp7u800359 Motor: d4bh7412955

H-1 SV 2500 Mec. 4x2

F1-001 8.400

2 Planta Piloto S/M S/S S/M F1-003 7.631,7 3 Secador por

pulverización Buchi 0700000828 B-290

Mini Spray dryer

F1-004 13.626,5

4 Liofilizador IIshin 051161 FD5518 F1-007 3.000

Nº Usos Unidad Institucional Dirección (calle N°, ciudad)

1 3 Centro de Estudios Acuícolas La Araucana

Puerto Montt, Chinquihue Km 10

2 2 Centro de Estudios Acuícolas La Araucana


3 1 y 2 Centro de Estudios Acuícolas La Araucana


4 1 y 2 Centro de Estudios Acuícolas La Araucana


54

A2.3. Plan De Mantenimiento

Nº Nombre del equipo Actividades principales

de mantención Período entre mantenciones

Unidad Institucional

1 Minibus Cambio filtros, aceite , rev. Luces y otros

5000km-20000km 50000km

CELA

2 Planta Piloto Limpieza general antes y después de cada uso.

Diaria (dependiendo del uso)

CELA

3 Secador por pulverización

Limpieza general al armazón, tubos, montaje de vidrio, toberas antes y después de cada pulverización.

Diaria (dependiendo del uso)

CELA

4 Liofilizador Limpieza Después de cada uso

CELA

55

ANEXO Nº 1

Estudio Económico y de Mercado de la Betaína en Acuicultura

Julio de 2009

56

Contenido 1 Introducción ............................................................................................................................................ 58 2 Producción de betaína ............................................................................................................................. 60 3 Producción Mundial de Betaína .............................................................................................................. 63 4 Industria productora de remolacha y elaboradora de Azúcar .................................................................. 64

4.1 Utilización de la melaza ..................................................................................................................... 69 4.2 Potencial Productivo de Betaína ........................................................................................................ 70

5 Importación nacional de betaína para acuicultura .................................................................................. 71 6 Mercados para la Betaína en Acuicultura ............................................................................................... 74

6.1 Industria Productora de Salmónidos .................................................................................................. 75 6.2 Industria productora de Camarones .................................................................................................... 80 6.3 Plantas elaboradoras de alimento ....................................................................................................... 85 6.4 Otros mercados .................................................................................................................................. 88

7 Evaluación Económica............................................................................................................................ 89 8 Análisis de Oportunidades y Amenazas .................................................................................................. 97 9 Conclusiones .......................................................................................................................................... 98 10 Bibliografía ............................................................................................................................................. 99

57

Introducción

La betaína es un aminoácido metilado (Horcas et al. 2008) que proviene de la melaza

de remolacha o betarraga (Alicorp, 1998). En el medio natural, muchos organismos la

poseen, este compuesto se encuentra en los tejidos de muchos organismos, que

forman parte de la dieta habitual de especies marinas y terrestres.

Su obtención se realiza a través de procedimientos de separación cromatográfica

(Alicorp, 1998). Algunas empresas han desarrollado sus propios procedimientos, los

cuales son licenciados a sus proveedores, como es el caso de la empresa finlandesa

Danisco, uno de los productoras de betaína más grande del mundo, quien licencia su

tecnología e importa betaína concentrada.

Figura 1: Remolacha y Betaina.

La betaína posee dos funciones metabólicas principales, como osmoprotector y como

dónate de radicales libres. Actúa como donante de sus grupos metilo en varias

reacciones esenciales catalizadas por enzimas para la síntesis de proteínas y

metabolismo de energía de peces y camarones; reemplazando la colina y metionina en

sus funciones de metilación y estimulando la síntesis de fosfolípidos (incluye la síntesis

58

de metionina a partir de la hemocisteína y la síntesis de carnitina, creatina y

fosfatidilcolina) (Alicorp, 1998).

En acuicultura a parte de su función como osmoprotector, se utiliza como atractante del

alimento. Posee otros usos, en la industria de producción animal y farmacéutica. Su

incorporación en la alimentación animal permite que actúe a nivel de transporte de los

lípidos, retardando la deposición de grasa en el animal (Horcas et al. 1998). Otra

característica de importancia es que tolera temperaturas de hasta 200°C por lo que es

estable durante el procesamiento de alimentos (Alicorp, 1998).

La pureza de la betaína depende del uso: la más alta pureza es necesario en la

industria farmacéutica y de cosméticos aplicaciones. Productos que se utilizan para el

alivio de condiciones de estrés de los animales domésticos (cerdos, pollos) es el

siguiente más alto en el nivel de pureza. Los requisitos de pureza más bajos se asocian

con los productos fitosanitarios (Jokinen y Virtanen, 1996).

En Nuestro país, la betaína utilizada en acuicultura es importada, de dos fuentes

principales USA y Finlandia, con un requerimiento anual que fluctúa las 500 toneladas,

con un uso dirigido a la salmonicultura.

Actualmente, se estiman rendimientos productivos de melaza a betaína están en el

rango menor de los indicaos en la literatura, lo que junto a las altas inversiones

requeridas para la instalación de una planta hacen difícil su producción a nivel nacional.

59

Producción de betaína

Separación de Betaína desde Melaza

La betaína es un compuesto biológico, derivado del aminoácido glicina, que se produce

a nivel industrial principalmente a partir de melaza originada como subproducto de la

industria azucarera, que utiliza como materia prima la remolacha.

Bioquímicamente, la betaína es un metabolito intracelular que se genera como un

producto de oxidación de otro transportador de metilos denominado colina.

La obtención de betaína a partir de melaza de remolacha por medio de cromatografía

de intercambio iónico ha sido extensamente descrita en distintas publicaciones y

patentes.

Este consiste, generalmente, en hacer pasar la melaza a través de un intercambiador

catiónico fuerte, luego lavar el intercambiador liberado por medio de elusión con

solvente de arrastre y finalmente retirar la betaína fijada al soporte de resina eluyendo

con un solvente de arrastre de amonio diluido. Si la melaza es sometida de manera

previa a un proceso de desugarización (proceso de Steffen) la concentración de la

betaína aumenta en el resto de la melaza. Existen dos formas de recuperar la betaína

del concentrado de melaza. La forma más estudiada consiste en la recuperación de

betaína a la forma cristalizada como betaína clorhidrato, aprovechando la baja

solubilidad de esta sal en agua (patente británica Nº 715.774; patente US Nº2.519573).

Otra forma de obtención de betaína consiste en la extracción con solventes orgánicos

(patente alemana Nº 2.300.492).

La tecnología de separación de compuestos químicos por medio de cromatografía para

60

fines analíticos es bastante conocida. La técnica de separación cromatográfica

denominada cromatografía de exclusión o intercambio iónico consiste en la separación

de moléculas de un compuesto químico específico mediante su carga formal, utilizando

una resina de soporte que actúa como fijador del compuesto químico. Mientras mayor

sea la carga formal del compuesto químico, mayor es el grado de fijación en la matriz

de resina. Para compuestos orgánicos catónicos, como es el caso de la betaína, su

grupo amino contribuye a la carga formal en función al pKa de la betaína y el medio

químico de solución, particularmente el pH.

En general, el proceso cromatográfico de intercambio iónico consiste en una matriz

orgánica de partículas esféricas substituidas con grupos iónicos cargados

negativamente (cromatografía catiónica, que es el caso de la betaína) o positivamente

(cromatografía aniónica). Esta matriz es usualmente porosa para dar una mayor

superficie de contacto y es vertida en una columna tubular formando una estructura

altamente empaquetada. Esta estructura es equilibrada con una solución buffer que

llena los poros de la matriz y los espacios entre las partículas y cuyo pH garantiza una

carga formal del compuesto a separar (en este caso betaína) que sea capaz de ser

retenida en la columna preparada.

La resolución de la tecnología cromatográfica de intercambio iónico, entendida como la

capacidad de separar compuestos de distintas fuerzas de carga a un pH determinado y

lograr betaína de alta pureza, es una relación entre el grado de separación entre la

betaína y los demás compuestos eluídos en la columna en función de la selectividad del

medio para generar cargas formales, la capacidad de la columna de separar

eficientemente los compuestos en función de las características de la matriz polimérica

y la cantidad de material de carga para trabajo.

Los soportes de relleno para las columnas cromatográficas de intercambio iónico son

61

matrices normalmente porosas que se seleccionan por su estabilidad física, su

resistencia química y sus bajos niveles de interacción con compuestos sin carga formal.

Estas matrices son substituidas con grupos químicos funcionales que determinan la

carga del medio.

Básicamente las patentes actuales consideran todas ellas el principio básico del

sistema cromatográfico de intercambio iónico, y más bien están orientadas a lograr las

mayores capacidades de retención y altos niveles de recuperación de betaína desde

melaza, debido a las altas concentraciones de compuestos (muchos de ellos sin

afinidad de carga) y que dificulta la separación eficiente de betaína. Estas mezclas

complejas incluyen jarabes de fructosa/glucosa, licores derivados de remolacha,

mezclas de azúcar invertido, almidón y celulosa hidrolizados, otros aminoácidos, ácidos

orgánicos como el cítrico, y soluciones de inositol, manitol, sorbitol, xilol, eritriol, ácido

glutámico y glicerol.

62

Producción Mundial de Betaína

Es bastante difícil cuantificar la producción mundial de betaína, ya que esta información

no se encuentra disponible. Sin embargo, una de las empresas estima que el tamaño

de mercado total se encuentra entre 300 a 400 ton/año (Heller, 2009), lo que es sub

valorado, ya que solo la importación nacional se encuentra alrededor de las 500

toneladas anuales.

The food betaine market is composed of three different grades: natural betaine

anhydrous, synthetic betaine anhydrous and betaine hydrochloride. Danisco estimates

the total market size to be between 300 and 400mt/y, “but fast growing”.Heller (2009).

A nivel mundial, se distinguen dos productores principales:

Finnfeeds Finland Ltd./Danisco A/S

Empresa finlandesa que produce betaína a partir de remolacha azucarera, para

productos farmacéuticos, para fermentación y en alimentación. Esta empresa importa

betaína como concentrado, pues en su país no se produce, ya que aunque el área de

cultivo de la remolacha azucarera es de aproximadamente 30.000 hectáreas, la

extracción de la betaína no ha sido rentable y, por tanto, la betaína se extrae en el

extranjero (Keskitalo y Kontturi, 2003). Los detalles de la capacidad de producción y las

cantidades de betaína de producción no están disponibles (Antonius-Klemola y

Sahramaa, ¿?).

Danisco utiliza la tecnología de separación cromatográfica en la especialidad de

producción de edulcorantes, azúcares y betaína. Además licencia la tecnología a otras

63

empresas que actúan como proveedores de materia prima para la betaína (Danisco,

2007).

Trouw Nutrition International

Empresa que posee la marca “Betain”, esta empresa ha establecido una alianza con la

empresa Amalgamated sugar Company LLC en USA una cooperativa de 1.100

productores de remolacha, que la hace el segundo mayor proveedor de betaina natural

en el mundo. La empresa es parte de Nutreco, lo que le da acceso a instalaciones de

investigación, al conocimiento y a la experiencia de la transnacional. Posee

instalaciones en 25 países y alrededor de 1,400 empleados. (Far Eastern Agriculture,

2006).

La empresa abrió una planta de aditivos para alimentos en indonesia, esperándose una

capacidad de 15.000 a 20.000 toneladas al año de vitaminas, minerales oligoelementos,

aminoácidos, enzimas y una amplia variedad de aditivos. Dentro de sus planes

comerciales, se espera llevar a cabo una expansión de la producción de determinados

aditivos, en particular la betaína entre el 2011 y 2012 (www.efeedlink.com).

Industria productora de remolacha y elaboradora de Azúcar

Una potencial producción nacional de betaína dependerá de la melaza originada como

subproducto de la industria azucarera nacional, la cual utiliza como materia prima la

remolacha.

64

http://www.efeedlink.com/

El mercado nacional de remolacha es complicado para un emprendimiento

independiente de producción de betaína. En primer lugar, la producción de remolacha

depende no solo de este producto, sino también de los precios de otros cultivos que

pueden ser sembrados por los agricultores. Por ejemplo durante el año pasado se

presentaron buenos precios para los granos (Figura 2), los que sumado a el

comportamiento del tipo de cambio, provoco una reducción en la superficie de

remolacha sembrada (Figura 3), con efectos que se extendieron hasta la temporada

agrícola 2008-2009 (Feller rate 2009b). Esta situación se está revirtiendo a partir de

finales del 2008. Sin embargo, debido a la crisis mundial existe un alto grado de

incertidumbre en cualquier pronóstico económico, lo que sucede también en el caso del

azúcar. (Iglesias, 2009). Según Feller Rate (2009b), para el 2009, se espera una

estabilización de la superficie sembrada de remolacha en la presente temporada

respecto de la anterior, mientras que a partir de la temporada 2009-2010, es probable

un incremento en el área cultivada debido a la fuerte tendencia a la baja que han

mostrado los precios internacionales de los principales cultivos alternativos a la

remolacha en los últimos meses (Tabla 1).

Un factor a considerar corresponde que existe una banda de precios para el azúcar

(Figura 4), según Iglesias (2009) “el sistema de bandas de precios deberá operar para

las importaciones de azúcar fuera de los cupos asignados por el país y dará la señal del

costo de importación que influirá para la determinación del precio final que recibirán los

productores por su cosecha de remolacha que comienza aproximadamente en abril de

2009”.

65

Índices de variación de precios internacionales

0

50

100

150

200

250

300

ene

feb

mar ab

rm

ay jun jul

ago

sep

oct

nov

dic

ene

feb

mar ab

rm

ay jun jul

ago

sep

oct

nov

dic

ene

feb

mar ab

rm

ay jun jul

ago

sep

oct

nov

dic

ene

feb

mar ab

rm

ay jun jul

ago

sep

oct

nov

dic

ene

feb

mar ab

rm

ay jun jul

ago

sep

oct

nov

dic

ene

feb

mar ab

r

2004 2005 2006 2007 2008 2009

Precios internacionales de Trigo Hard Red Winter N° 2, FOB Golfo, USA

Precios internacionales de Maíz Yellow N° 2, FOB Golfo, USA

Precios internacionales de Azúcar blanca contrato 5, Londres

Azúcar

Trigo

Maíz

Figura 2: Indices de variación de precios Internacionales. Fuente: IANSA, 2009

66

0500

1.0001.5002.0002.5003.0003.5004.000

Mile

s de

tone

lada

s

Producción Nacional de Remolacha (Mton)

Figura 3: Producción Nacional de Remolacha Fuente: Odepa

Tabla 2: Márgenes para remolacha, trigo y maíz

Año 2007 2008 2009Temporada 06/07 07/08 08/09

Tipo de Cambio Cosecha $/US$ 540 482 580Rendimiento TL16/há 85 85 85Precio US$/TL16 46 50 70Costos US$/há 3.195 3.898 4.592Margen US$/há 715 352 1.358

$/há 385.884 169.664 787.524

Año 2007 2008 2009Temporada 06/07 07/08 08/09

Tipo de Cambio Cosecha $/US$ 541 481 623Rendimiento qq/há 75 75 75Precio $/qq 9.700 17.000 13.500Costos US$/há 923 1.305 2.147Margen US$/há 422 1.346 -522

$/há 228.211 647.388 -325.348

Año 2007 2008 2009Temporada 06/07 07/08 08/09

Tipo de Cambio Cosecha $/US$ 538 443 600Rendimiento qq/há 135 135 135Precio $/qq 7.100 16.000 10.500Costos US$/há 1.406 2.129 3.077Margen US$/há 376 2.747 -714

$/há 202.233 1.216.834 -428.605

Remolacha

Trigo

Maíz

Fuente: IANSA, 2009

67

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

60019

86

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

US$/TM FOB

Figura 4: Operación histórica de la banda de precios de azúcar

Fuente: Iansa, 2009

Un segundo factor de importancia corresponde a que el proceso de la remolacha y la

fabricación de azúcar y subproductos están concentrados en una empresa, IANSA, la

cual depende de grandes volúmenes para tener en funcionamiento sus plantas.

Actualmente solo están en funcionamiento tres de cinco plantas productoras. La razón

para ello, es que aunque se realizaron negociaciones entre la empresa y los

productores de remolacha más importantes del país, con el objetivo de incrementar la

superficie de siembra y así obtener las cantidades de remolacha necesarias para iniciar

la actividad industrial, la superficie final sembrada no fue suficiente y la empresa decidió

no abrir la recepción de remolacha en Rapaco para la temporada 2008/09. Lo anterior,

sumado al cierre de la planta de Curicó, dejó en operación sólo tres plantas receptoras

(Iglesias, 2009).

68

Utilización de la melaza Uno de los principales usos de la melaza tiene relación con la alimentación animal, la

cual ha experimentado un incremento en su consumo (www.agranet.com). Actualmente,

aproximadamente entre el 60% y el 70% del comercio mundial de melaza se destina a

alimentación animal. Otros usos corresponden a la obtención de alcohol y el

crecimiento de levaduras principalmente para la elaboración de pan y para la obtención

de fármacos, entre otros usos.

Existen dos tipos de producción de azúcar y por consiguiente dos tipos de melaza

(www.agranet.com):

Con caña de azúcar: crece en zonas tropicales tanto en el Norte como en el Sur del

Ecuador. Se cosecha en todo el mundo más o menos a lo largo de todo el año.

Con remolacha azucarera: crece en climas templados como Europa y América del

Norte. La cosecha tiene lugar entre Septiembre y Enero, si bien en las zonas

meridionales de Europa se adelanta a Julio.

En relación a la betaína, esta corresponde al mayor componente nitrogenado

www.agranet.com.

Tabla 3: Compuestos orgánicos nitrogenados de la melaza Caña Remolacha

Betaína - 3-4 % Ácido glutámico y precursores - 2-3 %

Pequeñas cantidades de otras Amidas y aminoácidos

Fuente: www.agranet.com.

69

http://www.agranet.com/




Potencial Productivo de Betaína

Como ya se ha dicho, la producción de remolacha depende del precio de cultivos

sustitutos. Por ello la producción de remolacha ha sido bastante variable a través de

los años. Por lo tanto la producción de melaza (a un 5% de rendimiento) lo es también.

En esta misma línea de dependencia, el potencial de producción de betaína es bastante

variable. Con un rendimiento de 3-4%, es posible decir que en esta década el potencial

máximo de producción de betaína fue de más de 6.000 toneladas en el periodo

2001/02, mientras que en el último periodo registrado fue de solo 2.000 toneladas

(Figura 5). Si se considera que en ese periodo funcionaron sólo tres plantas

productoras de azúcar de cinco disponibles, se tiene que el potencial productivo de

betaína para una planta adjunta a la de azúcar es de alrededor de 800 toneladas a 4%

(betaína/melaza). Si se considera el periodo analizado, considerando 5 plantas

productivas, las plantas podrían producir entre 800 a 1.300 toneladas de betaína a 4%

(betaína/melaza).

01.0002.0003.0004.0005.0006.0007.000

-500

1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

Mile

s de

tone

lada

s

Producción Nacional de Remolacha, Estimación de producción de Melaza y potencial de producción de Betaína

Remolacha Melaza Potencial Betaina (4%)

Toneladas

Figura 5: Producción Nacional de Remolacha, Estimación de producción de Melaza y potencial de producción de Betaína.

70

5 Importación nacional de betaína para acuicultura

Se realizó una búsqueda en la base de datos de exportaciones disponible en Prochile

en torno a betaína. Se encontraron cinco partidas arancelarias que contienen productos

relacionados con betaína:

23099090 Las demás preparaciones de los tipos utilizados para la alimentación de los

animales.

29239000 Las demás sales e hidróxidos de amonio cuaternario, aunque sean de

constitución química definida.

33029020 Mezclas de sustancias odoríferas y mezclas a base de una o varias de estas

sustancias, usados como materias básicas para la industria; las demás preparaciones a

base de sustancias odoríferas, usados en la industria de cosmética y artículos de

tocador.

34021910 Proteínas alquilbetaínicas sulfobetaínicas agentes de superficie orgánicos,

incluso acondicionado para la venta al por menor.

34021990 Los demás agentes de superficie orgánicos, incluso acondicionados para la

venta al por menor.

En estas partidas se buscaron las importaciones relacionadas directamente con betaína

para uso animal. Se encontró que el uso principal se realiza en salmones y las

principales partidas corresponden a 23099090 y 29239000.

En este contexto nueve empresas son las importadoras, donde algunas de ellas están

relacionadas entre sí. De esta manera quedan seis empresas importadoras.

71

Tabla 4: Importaciones nacionales de betaína para alimentación animal (kg)

Kg

Productos / Empresas 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Total general

'23099090 252.000 288.000 180.000 70.000 142.851 932.851

las demás 252.000 288.000 180.000 70.000 142.851 932.851

alitec pargua s.a. 10.000 10.000

ewos chile s.a 60.000 120.000 180.000

nutreco chile s.a. 192.000 168.000 180.000 60.000 140.000 740.000

sima s.a. 2.851 2.851

'29239000 30.000 144.000 340.655 347.000 20.000 881.655

los demás 30.000 144.000 340.655 347.000 20.000 881.655

alitec pargua s.a. 1.000 1.000

alitec s.a. 6.000 6.000 ewos chile

alimentos ltda 260.000 260.000

ewos chile s.a 60.000 280.000 340.000

merck s.a. 5 5

sopraval s.a. 650 650

veterquimica s.a. 30.000 84.000 60.000 80.000 20.000 274.000

Total general 282.000 432.000 520.655 417.000 142.851 20.000 1.814.506 Fuente: en base a consulta realizada en Prochile.

Tabla 5: Importaciones nacionales de betaína para alimentación animal (US$/kg) US$/kg Precio promedio

2004 2005 2006 2007 2008 2009 Total general

'23099090 2,83 3,04 2,64 2,71 2,83 0,00 2,85

las demás 2,83 3,04 2,64 2,71 2,83 0,00 2,85

alitec pargua s.a. 0,00 0,00 0,00 3,20 0,00 0,00 3,20

ewos chile s.a 3,02 3,31 0,00 0,00 0,00 0,00 3,22

nutreco chile s.a. 2,76 2,84 2,64 2,63 2,82 0,00 2,75

sima s.a. 0,00 0,00 0,00 0,00 3,75 0,00 3,75

'29239000 2,77 2,97 2,91 2,89 0,00 3,60 2,92

los demás 2,77 2,97 2,91 2,89 0,00 3,60 2,92

alitec pargua s.a. 0,00 0,00 0,00 3,20 0,00 0,00 3,20

alitec s.a. 0,00 0,00 0,00 3,20 0,00 0,00 3,20 ewos chile

alimentos ltda 0,00 0,00 0,00 2,86 0,00 0,00 2,86

ewos chile s.a 0,00 2,96 2,94 0,00 0,00 0,00 2,94

merck s.a. 0,00 0,00 42,94 0,00 0,00 0,00 42,94

sopraval s.a. 0,00 0,00 3,25 0,00 0,00 0,00 3,25

veterquimica s.a. 2,77 2,97 2,77 2,95 0,00 3,60 2,95

Total general 2,82 3,01 2,82 2,86 2,83 3,60 2,88

72

Fuente: en base a consulta realizada en Prochile.

Los precios promedio CIF calculados se encuentran en el orden de 2,8 a 3 US$/kg.

Hasta abril de 2009 este precio promedio se ha incrementado a 3,6 US/kg.

Los países de origen de los productos se concentran en dos, USA y Finlandia, con el

40% y 60% del total importado. Alemania aparece como origen de solo 5 kg importados

en 2006. Los países de compra de estos productos son seis, donde Finlandia, Holanda

y USA son los principales con el 60%, 35% y 5% de las compras totales.

finlandia59,58%

holanda35,27%

USA4,57%

argentina0,55%

mexico0,04%

alemania0,00%

Paices de compra de betaina importada en Chile para uso animal y

acuícola (2004 - mayo 2009)

Figura 6: Países de origen y compra de betaína Fuente: en base a consulta realizada en Prochile.

Los productos importados son tres, siendo Betafin y Betain 96 los que representan casi

el 100% de las importaciones. Betafin es un producto marca Finfeeds finland ltd. de

Finlandia, mientras que Betain 96 tiene su origen en USA y su marca es Trouw nutrition.

73

Figura 7: Importaciones nacionales de betaína para alimentación animal (Países y productos, kg.)

kg

País / producto 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Total general

Alemania 5 5 Betaina

clorohidrato 5 5

Finlandia 282.000 432.000 260.650 97.000 20.000 1.091.650

Betafin 282.000 432.000 260.650 97.000 20.000 1.091.650

USA - Estados Unidos 260.000 320.000 142.851 722.851

Betain 96 260.000 320.000 142.851 722.851

Total general 282.000 432.000 520.655 417.000 142.851 20.000 1.814.506

Fuente: en base a consulta realizada en Prochile.

Mercados para la Betaína en Acuicultura En acuicultura, los principales mercados tienen relación con las industrias de

salmonicultura y camaronicultura, ya que estas son actividades que se desarrollan en

medios acuáticos que varían su salinidad dependiendo de la época del año o de su

etapa de desarrollo. Esto se relaciona directamente con sus resultados productivos,

debido a problemas de desadaptación y mortalidad generada a partir de la capacidad

limitada de estas especies de generar un rápido equilibrio osmótico. La betaína es un

producto con propiedades osmoreguladoras que al ser adicionada en el alimento de

salmones y camarones, permite una rápida adaptación a medios con altos contenidos

de sales. Hoy en día la betaína es de uso común en la industria acuícola.

Las cantidades de inclusión en el alimento final que son de 5-10 kg por tonelada de

alimento final (0,5-1,0%) en el caso de los salmones. En el caso de camarones, las

cantidades de inclusión son de 7-15 kg por tonelada de alimento final (0,7-1,5%).

74

Tabla 6: Betaína en alimentos para salmones y camarones

Composición de alimentos balanceados para salmones y camarones

Nombre de InsumoContenido en peso

[%]

Valor insumo [usd/kg]

Valor inclusión [usd/kg]

Valor inclusión

[%]

Harina de pescado 51,4 0,51 (*) 2,6 43,1

Aceite de pescado 25,7 0,66 (*) 1,7 27,9

Trigo 9,9 0,17 (**) 0,2 2,8

Gluten 9,9 0,90 (*) 0,9 14,7

Vitaminas/Minerales 0,5 3,00 (***) 0,2 2,5

Betaína 0,8 2,64 (*) 0,2 3,3

Aminoácidos 0,6 2,70 (*) 0,2 2,9

Otros 1,2 1,50 (***) 0,2 3,0

Total 100 6,1 100

(*) valores obtenidos de Aduana de Chile

(**) valor obtenido de Cooperativa de Trigo S.A. (COTRISA)

(***) valor obtenido de información de mercado

Fuente: Ewos Chile S.A., Consultora Briasur Ltda.

3%

Harina de pescado Aceite de pescado

Trigo Gluten

Vitaminas/Minerales Betaína

Aminoácidos Otros

Industria Productora de Salmónidos La industria salmonera en su operación habitual utiliza la betaína principalmente

durante la etapa de transferencia desde el agua dulce al agua salada. En esta etapa se

produce un alto stress que provoca mortalidades. Este mercado actúa como usuario

final y es el demandante de los alimentos para salmón que contienen betaína.

Los productores de salmónidos en general no influyen en la selección de la betaína

comprada por las plantas elaboradoras de alimento, sino más bien se preocupan de la

calidad de los alimentos suministrados y los efectos que estos tienen en el cultivo.

La demanda de betaína por parte de esta industria está directamente relacionada a su

producción de salmones. Al respecto, actualmente la salmonicultura nacional está

pasando por difíciles momentos, originados por la situación sanitaria que se ha

enfrentado desde mediados del 2008. Esta tiene relación con la mayor agresividad del

virus ISA, lo que se ha agravado por el bloom de microalgas en marzo de 2009. Ello ha

75

originado cosechas anticipadas y eliminación de peces en centros de cultivo afectados

(Feller-Rate 2009). Sumado a ello, el deterioro del tipo de cambio observado durante el

año pasado ha generado menores ingresos en todas las industrias exportadoras.

Actualmente, la mayoría de las empresas salmoneras esta en negociación con sus

acreedores bancarios, para generar maneras de financiar sus pasivos, los que se han

visto incrementados en función de las dificultades económicas del sector.

A nivel mundial y pese a la situación nacional, se estima que le mercado internacional

de salmónidos se encuentra en crecimiento, debido al incremento de la producción

acuícola, ya que las capturas se encuentran estables.

Según estimaciones de Globefish (2009), para el presente año se espera una reducción

en la producción mundial de salmones, generada por la situación nacional. Esta misma

fuente indica que se espera un incremento en la demanda mundial del orden de un 5%,

lo que sumado a las estimaciones de la reducción de la oferta nacional, el precio se

deberá incrementar.

Debido a la baja producción nacional, se generará un déficit de oferta el cual podrá ser

llenado por los demás productores. Se espera que noruega conceda en el presente año

unas 65 nuevas licencias, lo que les permitirá aumentar su capacidad en un 7%, lo que

impactara a la oferta en el 2010 o 2011 (Globefish, 2009).

No obstante, la industria y el gobierno nacional, se encuentran trabajando en una serie

de medidas que permitirán mejorar la situación de la industria salmonera. Estas tienen

relación principalmente con el paso hacia la implementación de las Áreas de Manejo

Sanitario (Sistema de barrios), lo que permitirá un accionar coordinado para el manejo

sanitario conjunto entre los diversos actores, permitiendo el descanso simultaneo de los

76

centros de cultivo.

Sin embargo estas medidas encarecerán la producción y reducirán la capacidad

máxima de cada concesión. Pero sin ellas la situación sanitaria podría descontrolarse

siendo un costo aceptable para la industria.

A corto plazo se espera en el aspecto económico, demanda y precios favorables, lo que

en conjunto con el menor precio de los alimentos y la recuperación del tipo de cambio

(Feller rate, 2009) permitirá reducir las pérdidas del sector en este periodo de ajuste a

una nueva modalidad de producción.

Sin embargo, Feller Rate, indica que aun no es claro la evolución del escenario

sanitario, aunque la experiencia en otros países productores de salmónidos apunta a

que las medidas sanitarias en implementación –creación de barrios productivos y mayor

regulación y fiscalización– se traducirían en el mediano y largo plazo en el

restablecimiento de condiciones que permitan a la industria operar en forma normal.

77

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1c¡9

319

9419

9519

9619

9719

9819

9920

0020

0120

0220

0320

0420

0520

0620

0720

08e

Mile

s de

tone

lada

s ro

und

PRODUCCION MUNDIAL DE SALMON Y TRUCHA

Salmón cultivado Salmón silvestre

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008e

Otros 182 210 219 254 270 269 246 241 235 239 274

Reino Unido 100 120 134 147 133 162 137 130 128 139 137

Chile 258 223 302 450 506 494 601 614 647 601 657

Noruega 387 458 459 478 530 583 602 632 652 789 839

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

Mile

s de

tone

lada

s ro

und

PRODUCCION MUNDIAL DE SALMON Y TRUCHA CULTIVADO

Fuente: A partir de estadísticas de Salmonchile.

Estimación de la demanda de betaína por la industria salmonera

78

La situación nacional ha provocado reducciones de hasta un 50% de la producción

salmón atlántico, lo que arrastraría una baja de un 30% en la producción total de la

industria. En función de nuevos ingresos de peces a cultivo, se espera una probable

recuperación de la industria entre tres a cuatro años más, ya que se debe esperar el

ciclo de producción para cosechar. Se estima que para el 2013 se volvería al nivel

productivo alcanzado en 2007, con cosechas cercanas a las 400 mil toneladas, entre

truchas, cohos y salmón Atlántico, ya que recién a fines de 2010 se podrán sembrar

salmones sanos nuevamente. (www.aqua.cl).

Considerando lo anteriormente expuesto, se espera un mercado potencial para la

betaína, que llegaría a las 400 toneladas para el año 2010. No obstante, los datos de

importación de betina para el año 2008 indican una reducción en su utilización la cual

fue de alrededor de 150 toneladas.

2007 2008 2009 2010

Cosecha de Salmones 438 478 287 301

Alimento requerido 526 574 344 361

Betaina requerida 0,6 0,6 0,4 0,4

0,00,10,20,30,40,50,60,7

0100200300400500600700

Demanda estimada de Betaína para aplicación en salmones ( Miles de ton)

79

http://www.aqua.cl/

Industria productora de Camarones El uso de la betaína en la industria camaronera se relaciona por una parte como

atractante en del alimento y como osmoregulador. Este último factor es fundamental en

zonas donde la lluvia y la evaporación modifican las concentraciones de sales del agua.

Por otra parte, la expansión de la industria ha hecho que se ocupen zonas donde no

siempre la calidad del agua es óptimo (Saud y Davis, 2005).

Se estima que las concentraciones de uso de la betaína son de 0,7 a 1,5% en el

alimento final lo que actualmente generará un mercado potencial de más de 34 mil

toneladas (considerando la producción acuícola de camarones y gambas), aunque este

número puede ser mucho menor, debido a que no todos los cultivos son intensivos ni se

encuentran en zonas con problemas osmóticos.

Situación mundial de la producción de camarones

La producción mundial de camarón, capturado y cultivado, corresponde a alrededor de

6 millones de toneladas, de las que un 60 % es objeto de comercio internacional (FAO,

2009), este es el producto pesquero más importante, generando el 26% de las

exportaciones pesqueras con 14.000 millones de dólares (FAO, 2009).

Al considerar la producción acuícola de gambas y camarones (Clasificación Fishstat de

FAO), se tiene que Asia es el principal productor, donde China cosechó durante el 2007

cerca de 1.300 toneladas, representando el 39% de la producción acuícola. En

América, el principal productor de camarones es Ecuador, que solía ser el segundo

productor mundial más importante, hasta el año 2000 cuando su producción disminuye

80

a la mitad debido a enfermedades en sus cultivos. Actualmente ya ha superado la

producción de aquel año, llegando a las 150 mil toneladas (Tabla 6).

Sin embargo, debido a la recesión mundial, la demanda por camarones ha disminuido

notablemente a partir del segundo semestre de 2008. Según Globefish (2009) “Europa

y Japón han registrado una notable caída de sus importaciones de camarón, mientras

que el mercado de EEUU se expandió ligeramente. En la actualidad, se informa que la

demanda es muy baja en los tres principales mercados para el camarón. Se espera una

reducción aguda en las compras, estimándose que la situación no mejorará en el corto

plazo. La mejor solución para los países productores en el mundo en desarrollo parece

ser la diversificación, incluida la exploración de los mercados domestico y regional.

La demanda está disminuyendo en todos los principales mercados de importación de

camarón. Cifras anuales de importación para 2008 indican que las importaciones de

camarón disminuyeron en un 7% en España, un 2% en Francia y en un 8% en el Reino

Unido y un 1% en Alemania en comparación con 2007.

81

Tabla 7: Producción Acuícola de Gambas y Camarones, Principales Países (toneladas)

País País 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

África 3.231 3.833 5.352 5.810 8.395 8.548 7.877 11.917 10.475 9.605

Amér

icas

Ecuador 144.000 119.700 50.110 45.269 63.600 77.400 89.600 118.500 149.200 150.000

México 23.749 29.120 33.480 48.014 45.853 45.857 62.361 90.008 112.495 113.540

Brasil 7.254 16.054 25.388 40.000 60.253 90.190 75.904 63.134 65.000 65.000

Honduras 7.060 7.189 8.153 10.886 12.557 16.527 18.036 20.873 26.956 26.333

Colombia 7.466 9.227 11.390 12.000 14.000 16.503 18.040 18.040 18.050 18.050

Venezuela 5.200 6.000 8.500 10.512 12.000 14.259 16.500 16.500 16.500 16.500

Guatemala 1.381 1.403 1.492 2.500 5.400 3.768 3.900 7.000 13.428 13.500

Perú 3.462 4.312 614 731 2.593 3.328 5.073 8.324 9.257 11.657

Nicaragua 4.775 4.189 5.411 5.686 6.089 7.005 7.880 9.633 10.860 11.097

Otros 15.342 11.008 11.484 14.700 19.760 29.183 29.673 31.523 30.274 27.522

Total 219.689 208.202 156.022 190.298 242.105 304.020 326.967 383.535 452.020 453.199

Asia

China 129.614 152.066 192.339 267.190 336.672 687.628 814.259 891.873 1.080.479 1.265.636

Tailandia 252.731 275.544 309.862 280.007 264.924 330.725 360.292 401.251 500.800 501.200

Viet Nam 51.969 54.908 89.989 149.979 180.662 231.717 275.569 327.200 349.000 376.700

Indonesia 118.111 140.946 138.023 149.168 159.597 191.148 238.567 279.539 339.803 330.155

India 82.634 78.570 96.715 102.930 114.970 113.240 133.020 143.170 144.347 107.665

Bangladesh 56.416 57.770 59.143 55.499 56.020 56.503 58.044 63.052 64.700 63.600

Myanmar 2.392 4.936 4.964 5.473 6.550 19.181 30.000 48.640 49.126 48.303

Filipinas 37.858 39.289 41.812 42.390 37.479 37.033 37.947 39.909 40.654 42.655

Malasia 9.835 12.188 15.894 27.014 25.582 26.180 30.838 33.364 34.973 35.173

Arabia Saudita 1.689 1.868 1.961 4.150 4.650 9.160 8.705 11.259 11.615 14.528

Taiwan 5.549 6.065 7.302 9.257 10.211 13.567 13.139 15.369 12.838 12.053

Otros 10.855 8.750 11.861 15.595 11.975 15.217 16.131 8.938 12.198 9.853

Total 759.653 832.900 969.865 1.108.652 1.209.292 1.731.299 2.016511 2.263.564 2.640.533 2.807.521

Europa Total 245 185 165 168 175 186 166 210 274 186

Oceanía Total 3.080 4.415 4.764 4.782 5.671 5.118 6.006 5.769 5.928 5.215

TOTAL TOTAL 985.898 1.049.535 1.136.168 1.309.710 1.465.638 2.049.171 2.357.527 2.664.995 3.109.230 3.275.726

Fuente: A partir de datos Fishstat de FAO.

82

Estimación de la demanda de betaína por parte la industria camaronera internacional. La producción de camarones y alimento para cultivos de camarón, y por consiguiente el

uso de betaína como osmoregulador, se concentra en los países asiáticos que

representan el 86% de la producción acuícola de camarones y gambas del mundo.

Se estima que durante el año 2007 el mercado potencial para la betaína en

alimentación de camarones fue cercano a las 34.000 toneladas, considerando una

conversión de alimento de 1,5 y un nivel de betaína en la dieta de 0,7%. Sin embargo,

esta cifra puede ser menor, ya que no en todos los cultivos se utiliza la betaína, ya que

no todos son intensivos ni tienen grandes problemas relacionados con la concentración

de sales en el agua.

Por otra parte, se estima que el crecimiento de la producción global de camarones se

reduzca como respuesta a la menor demanda y a la baja de precios. Para el corto a

mediano plazo se reduzca se tiene la siguiente estimación de la producción de

camarones y la demanda potencial de betaína (Figura 8).

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Potencial betaina 10,35 11,02 11,93 13,75 15,39 21,52 24,75 27,98 32,65 34,40 35,32 36,28 37,26

Cosecha de camarones y Gambas 985,90 1049,5 1136,1 1309,7 1465,6 2049,1 2357,5 2665,0 3109,2 3275,7 3364,1 3455,0 3548,2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

Mile

s de

Tone

lada

s

Cosechas de camarón y gambas. Potencial de demanda de betaina

Miles de toneladas

Figura 8: Cosechas de camarón y gambas. Potencial de demanda de betaina

83

Se estima un crecimiento a partir de 2007 de un 2,7% anual, en respuesta a la crisis

mundial, cifra que reduce a la mitad la ultimo crecimiento de un 5,4% observado

durante el 2007. Con ello se llega a un mercado potencial para el 2010 de más de 37

mil toneladas de betaína.

84

Plantas elaboradoras de alimento Representado principalmente por las empresas elaboradoras de alimentos

concentrados para la industria salmonera y camaronera. Eventualmente, dentro de esta

categoría se encuentran los elaboradores de concentrados de microingredientes, que a

su vez abastecen de betaína a los fabricantes de alimentos balanceados dentro de una

pre mezcla de vitaminas, minerales y otros aditivos. La característica principal de este

grupo de usuarios está determinada por su decisión de compra basada en el

cumplimiento de las especificaciones de pureza de betaína que actualmente utilizan y

los precios de compra. De esta manera, estos usuarios son altamente técnicos y

específicos al momento de seleccionar materias primas y la principal ventaja

comparativa al momento de la adquisición de productos genéricos, es la comparación

de precios entre sus proveedores.

A nivel nacional, la industria elaboradora de alimentos para salmónidos corresponde a

los principales compradores de betaína en forma directa, para utilizarla como materia

prima para la fabricación de alimento destinado a salmones que deben ser trasladados

hacia agua de mar para completar su crecimiento.

El mercado nacional de producción de alimentos para peces se compone de ocho

plantas productoras, donde tres de ellas satisfacen sus a sus propias empresas.

Durante el año 2007 se estima que alrededor de 1.182.000 toneladas lo que representó

un 11% de incremento con respecto al año anterior.

85

La participación de la industria se muestra a continuación

Skretting33%

Ewos Chile Alimentos Ltda.

33%

Biomar Chile S.A.10%

Alitec14%

Salmofood S.A.10%

Participación de Mercado 2007

En Chile existen dos empresas que importan betaína directamente para la fabricación

de alimentos (Ewos Chile S.A. y Nutreco Chile S.A.), mientras que el resto de las

empresas se abastece a través un importador (Veterquímica S.A.).

Ewos Chile S.A. es una empresa de origen finlandés, perteneciente al grupo

internacional Cermaq, junto con las subsidiarias Ewos AS (Noruega), Ewos Ltd (UK) y

Ewos Canada Ltda. En términos de organización, esta área de negocios se encuentra

dividida en dos regiones: Región América (Chile y Canadá) y Región Europa (Noruega

y Escocia). La Región América es administrada desde Chile, por lo que las decisiones

comerciales y técnicas para América son dictadas desde las oficinas administrativas

ubicadas en Santiago y su unidad operativa ubicada en Coronel, VIII región.

Skretting es una filial de compañía trasnacional Nutreco con plantas productivas en

Australia, Canadá, Chile, Francia, Irlanda, Italia, Japón, Noruega, España y el Reino

Unido. Al igual que Ewos, Nutreco también se especializa en alimentos para agua

dulce, agua mar y sobretodo en alimentos para salmones trasferidos hacia agua mar.

Ambas empresas mencionadas, constituyen las plantas de alimento para salmones más

86

grandes del mundo, y en años recientes han realizado inversiones que les permitirán

aumentar sus capacidades productivas para mantener las mismas cuotas de mercado

en el sector de salmones. El resto del consumo de betaína en Chile para las distintas

plantas de alimento, es abastecido por medio de la empresa nacional Veterquímica

S.A., orientada a la importación y preparación de concentrados de vitaminas y

minerales.

87

Otros mercados La betaína obtenida a través de la tecnología desarrollada por el proyecto también

puede ser orientada a otros mercados distintos a la acuicultura, principalmente el Sector

Pecuario, Cosmético y Farmacéutico:

Mercado de Aplicación Efecto biológico

Buscado Modo de uso y

beneficio directo Sector Pecuario Agente lipotrópico:

Sustancia que previene el depósito grasa en el hígado o que acelera su remoción desde el mismo órgano.

Utilización en dietas de alimentación de animales como cerdos y aves para disminuirla mortalidad por infiltración grasa en hígado.

Sector Cosmético Agente tensoactivo: Sustancia capaz de mezclar líquidos inmiscibles debido a sus propiedades detergentes

Se utiliza en preparados cosméticos como aditivo detergente en shampoos, cremas de limpieza y jabones.

Sector Farmacéutico Medicamento: Disminución de homocisteína plasmática, considerada como factor de riesgo de enfermedades vasculares

Se utiliza como principio activo en medicamentos destinados a control de enfermedades coronarias

Nutrición deportiva Menor fatiga, incremento general de la fuerza y una mayor resistencia durante la recuperación.

88

Evaluación Económica

En la evaluación económica se considera la producción nacional de betaína a partir de

su extracción de melaza de caña de azúcar. La producción nacional de azúcar y por

tanto de melaza es realizada por la empresa nacional IANSA, la cual sería el proveedor

de materia prima para las planas productoras de melaza.

La evaluación se realiza en dos modalidades, la primera considera la instalación de una

planta que compra y procesa melaza, la segunda considera unir la producción al

proceso productivo de una planta de azúcar.

Se utilizan rendimientos encontrados en literatura y los experimentales obtenidos a nivel

nacional.

A) Primer caso: Planta que compra y procesa melaza.

En este caso se compra melaza a un precio de $ 72/kg, vendiéndose a un precio

similar, se le descuenta del volumen una pérdida de 5% y el volumen de betaína

extraída.

89

Costos

VALOR TOTAL TOTAL TOTAL

COSTOS UNITARIO $ UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

Personal Personal fijo 126.000.000 GERENTE 2.500.000 1 2.500.000 30.000.000 GERENTE COMERCIAL 2.200.000 1 2.200.000 26.400.000 GERENTE OPERACIONES 2.000.000 1 2.000.000 24.000.000 ADMINISTRACION 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000 SEGURIDAD 800.000 1 800.000 9.600.000 JEFE PLANTA 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000

90

Personal variable 124.800.000 TECNICOS PLANTA 1.000.000 4 4.000.000 48.000.000 MECANICO 700.000 4 2.800.000 33.600.000 OPERARIOS 400.000 9 3.600.000 43.200.000

Total Personal 21 20.900.000 250.800.000

Otros costos MANTENIMIENTO PLANTA 3 % EQUIPOS 101.763.000 SEGUROS 0,2 % INVERSION 13.497.150 OTROS COSTOS 15 % OTROS GASTOS 97.179.480

212.439.630

TOTAL 463.239.630


COSTOS UNITARIO $ UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

Costos de producción MELAZA 74.200 Ton 21.000 1.558.200.000 HCL 397.500 m3 210 83.475.000 NAOH 1.446.000 Ton 672 971.712.000 GELATINA 880.000 Ton 210 184.800.000 MALTODEXTROSA 1.400.000 Ton 32 44.800.000 TRANSPORTE 3.800 Ton 22.124 84.071.200 ENERGIA ELECTRICA 56 kw / H 1.671.430 93.600.080 PETROLEO 600 L 549.000 329.400.000

TOTAL 3.020.658.280

TOTAL COSTOS NETOS AÑO 3.464.524.072

Ingresos


COSTOS UNITARIO $ UNIDAD Nº Producción $ AÑO

Ingresos Intermedios

MELAZA 74.200 Ton 21.388,5 1.587.026.700

Ingreso Betaina

BETAINA PRODUCCION ANUAL BETAINA (Ton) 630 850.500.000

MM$ 851

$ / Kgr 1.350

US$ / Kgr 2,5

91

B) Segundo caso: Inversión complementaria de una planta refinadora de azúcar.

En este caso se considera para la melaza comercializada una pérdida de 5% y el volumen de betaína extraída.

92

Costos


COSTOS UNITARIO UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

Personal GERENTE - - - GERENTE COMERCIAL - - - GERENTE OPERACIONES - - - JEFE PLANTA 1.500.000 1 1.500.000 18.000.000 TECNICOS PLANTA 800.000 4 3.200.000 38.400.000 MECANICO 700.000 2 1.400.000 16.800.000 OPERARIOS 400.000 7 2.800.000 33.600.000 ADMINISTRACION - - SEGURIDAD - -

14 11.100.000 106.800.000

Otros costos MANTENIMIENTO PLANTA 3 % EQUIPOS 56.463.000 SEGUROS 0,2 % INVERSION 5.781.180 OTROS COSTOS 15 % OTROS GASTOS 12.459.440

74.703.620

Ingresos


Ingresos UNITARIO UNIDAD Nº CONSUMO $ AÑO

INGRESOS INTERMEDIOS

BETAINA PRODUCCION ANUAL BETAINA (Ton) 630 850.500.000

MM$ 851

$ / Kgr 1.350

US$ / Kgr 2,5

93

Evaluación económica.

Con las actuales condiciones de rendimiento de melaza a betaína (2%) y los precios

FOB de la betaína utilizados como parámetro, en ninguno de los dos casos existe

rentabilidad para los negocios. Sin embargo, las menores perdidas son registradas en

el segundo caso, donde se requiere una menor inversión y costos fijos.

Variables actuales a nivel nacional Item Unidad Valor Tc $/US$ 540 Precio Venta betaína (FOB) US$/kg 2,5 Porcentaje de betaína en melaza % 2% Porcentaje de mermas % 5% Precio Compra melaza $/kg 74,2 Tasa 8% Variables y análisis Planta A

94

Variables y análisis Planta B

95

Planta A

VAN - 12.964

Ingreso Costo Ingreso/pérdida

anual en régimen

2.437 3.411 - 974 Planta B

VAN - 2.640

Ingreso Costo Ingreso/perdida

anual en régimen

850 813 37 De lo anterior se concluye, que con los actuales niveles de precio de importación (FOB),

junto con los rendimientos obtenidos de melaza a betaína (2%), no es rentable la

producción de este insumo a nivel nacional. Los precios necesarios en ambos casos

para obtener una operación rentable no permitirían comercializar este insumo.

Se requiere mejorar los rendimientos de melaza a betaína, así como reducir costos de

producción y ajustar el tamaño de planta para rentabilizar la producción.

96

Análisis de Oportunidades y Amenazas

Oportunidades

• Existe mercado para la betaína, este se encuentra en expansión junto con el crecimiento acuícola

y hacia otros modelos de negocio como la nutrición deportiva.

• Existe suficiente producción de melaza nacional que permitiría satisfacer la demanda de betaína

nacional.

• La existencia de IANSA, tomado como socio potencial permitiría reducir costos y asegurará la

estabilidad de materia prima.

Amenazas

• No es clara la dimensión final del mercado global de betaína.

• Una de las empresas productoras de betaína, pertenece al grupo Nutreco, que a su es una de las

principales productoras de alimento para salmón en Chile.

• IANSA como proveedor no asociado, poseería un gigantesco poder de negociación, que

finalmente podría complicar demasiado un negocio independiente de producción de betaína.

97

9 Conclusiones

• La betaína tiene distintos usos y aplicaciones, que permiten diversificar el riesgo de una planta

productora. • Este mercado se encuentra en crecimiento, con expansiones hacia nuevos negocios como la

alimentación deportiva y usos farmacológicos.

• No es claro el tamaño global de la oferta y demanda de betaína, sin embargo se habla de dos productores principales a nivel mundial, uno en Norteamérica y otro en Finlandia.

• Las grandes empresas productoras poseen otras líneas de negocio a parte de la producción de

betaína.

• El productor norteamericano tiene proveedores nacionales de gran tamaño, mientras que el productor finlandés importa concentrado de betaína a terceros.

• La producción de betaína está ligada a la producción de remolacha, la cual a su vez depende del

mercado de la azúcar. Este mercado se ve afectado por los precios de cultivos que pueden ser sembrados en las mismas zonas de cultivo, cuando estos cultivos sustitutos presentan buen precio, existe menor oferta de remolacha y aumenta su precio.

• Una planta productora de betaína a nivel nacional, debería estar asociada a IANSA, que es la

empresa que compra la remolacha nacional y produce azúcar, por lo que esta empresa tiene un monopolio de la producción de melaza, insumo necesario para la producción de betaína.

• Como la melaza es utilizada principalmente para la producción de alimentos para animales y la

betaína presenta beneficios en ella, se debe estudiar cual será el efecto de retirar este compuesto sobre las dietas animales.

• Con el requerimiento de inversiones y costos de producción nacionales y los precios de

importación como referencia para el precio nacional, no se hace rentable la producción de betaína en Chile.

• Lo anterior puede ser atribuible a tres factores principales: la posibilidad de subvención a los

productos derivados del azúcar, el desarrollo de tecnologías más eficientes y las escalas de producción, que pueden ser mucho más grandes.

98

10 Bibliografía Alicorp 1998 LA BETAINA EN LA ALIMENTACIÓN DE ORGANISMOS

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99




ANEXO 2. Plan de mantenimiento

N° MANTENIMIENTO SEMANAL MENSUAL SEMESTRAL ANUAL L A R C L A R C L A R C L A R C

0 MINIBUS x 1 TABLERO ELECTRICO X X 2 CANALETA CONDUCCION X 3 TABLERO CONECTOR X 4 TRANSMISOR NIVEL HI7874 X X 5 CALEFACTOR ELECTRICO X X 6 BOMBA MULTICELULAR X X 7 PIPING Y DUCTOS X X 8 ESTANQUES AC INOX X 9 FLUJOMETRO X 10 MANOMETROS X X 11 COLUMNA CROMATOGRAFICA X X 12 SECADOR POR

PULVERIZACION X

13 LIOFILIZADOR X ABREVIATURAS L LIMPIEZA A AJUSTE R REPARACIÓN C CAMBIO

100

ANEXO 3. Documento conformidad empresa.

101

ANEXO 4.

104

ANEXO 5. Monografia Betaina

Proyecto.

Ingrediente activo: Betaína HCl 90% Trimetilglicina HCl 90% 1-Carboxy-N,N,N-trimetilmetanaminio, clorhidrato 90%

Número de producto: Sin número. Diseño experimental

Especificación

Contenido al menos 90% de Betaína clorhidrato determinada en HPLC mediante derivatización química a espectro visible (método GS4/8-21 ICUMSA - International Commission of Unified Methods of Sugar Analysis)

• Osmoprotector; aplicación contra el desequilibrio osmótico durante la transferencia hacia agua de mar de peces, y durante los periodos de fluctuación de salinidad en cultivos de camarón.

Otros datos químicos y físicos

Contenido de agua Máximo 2% Apariencia Polvo café obscuro a claro, de libre flujo

Tamaño de Al menos un 95% < partícula 0.63 mm (30 mesh) Densidad bulk Cerca de 0.6 g/cm3 Composición Formulación

secada a spray basada en gelatina, mono y polisacáridos.

Solubilidad Se disuelve lentamente en agua fría y más rápidamente en agua caliente (40°C). Su disolución total genera una forma desintegrada a la forma de una suspensión.

Salmonideos: 5-10 kg por tonelada de alimento final (0.5-1.0%). Camarón: 7-15 kg por tonelada de alimento final (0.7-1.5%) • Atractante de alimento para camarones y peces. • Donador de grupos metilo para reacciones enzimáticas de síntesis de proteinas y generación de energía.

Estructura química ingrediente activo

Fórmula química: (CH3)3NCl-CH2COOH Nº CAS: 590-46-5

Nota La Betaine es un compuesto de amonio de cuaternario que se descubrió primero en el zumo de remolacha azucarera (Beta vulgaris). Es un metabolito derivado de Colina y actua como substrato dos vías metabólicas, la primera de ellas que convierten la homocisteina a L-metionina. La segunda reacción metabólica, y la principal, cataliza la síntesis de la enzima metioninasintetasa, la cual usa metilcobalamina como cofactor enzimático y 5-metiltetrahidrofolato como un cosubstrate.

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ANEXO 6. Diseño planta piloto para extraccion de betaina.

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ANEXO 7. Determinación experimental de betaina desde melaza.

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Corporación de educación la Araucana S. A.

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Corporación de educación la Araucana S. A.

MANUAL GENERAL DE FUNCIONAMIENTO PLANTA PILOTO “OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO COMERCIAL EN BASE A BETAINA, PARA SER USADO COMO OSMOREGULADOR EN DIETAS DE ESPECIES ACUATICAS”

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Índice 01 Sobre este manual…………………………………………………….. 4 02 Seguridad……………………………………………………………….. 5

2.1 Calificación del usuario……………………………….… 5 2.1 Uso adecuado…………………………………………… 5 2.3 Utilización impropia …………………………………….. 5 2.4 Símbolos de advertencia utilizados en este manual…6 2.5 Seguridad del producto………………………………….6 2.5.1 Riesgos relacionados con el aparato…………………. 7 2.5.2 Otros riesgos…………………………………………….. 7 2.5.3 Medidas de seguridad………………………………….. 7 2.5.4 Elementos y medidas de seguridad……………………9 2.6 Normas generales de seguridad……………………….10 03 Características técnicas……………………………………………... 10

3.1 Características generales …………………….............. 10 3.2 Materiales empleados………………………………….. 10 04 Descripción del funcionamiento……………………………………. 11

4.0 Introducción…………………………………………….... 11 4.1 Principio de funcionamiento de la columna cromatográfica

4.2 Columna Cromatográfica………………………………. 12 4.3 Sistema de Bombeo…………………………………….. 13 4.4 Sistema de Estanques………………………………….. 13 4.5 Sistema de Control de Nivel…………………………… 14

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4.6 Sistema Piping y Ductos……………………………….. 14 05 Puesta en marcha……………………………………………………... 15

5.1 Lugar de instalación…………………………………….. 15 5.2 Conexiones eléctricas………………………………….. 15 5.2.1 Sistema de Bombeo……………………………………. 15 5.2.2 Sistema calefactor……………………………………… 15 5.3 Sistema de control de nivel……………………………. 17 5.4 Instalación del montaje columna cromatográfica……. 17 5.5 Sistema de estanques………………………………….. 18 06 Manejo………………………………………………………………..…. 19

6.1 Proceso de activación de columna cromatográfica…………. 19 6.2 Proceso de absorción de columna cromatográfica……..….. 19 6.3 Proceso de elusión de columna cromatográfica…………….. 20 6.4 Esquema planta piloto……………………………….………… 21 07 Mantenimiento y reparaciones …………………………………….. 22 08 ANEXO Piezas y partes ………………………………………..…… 23

A Planta Piloto………………………………………………….….. 24 B Sistema columna cromatográfica de intercambio iónico….... 26

C Sistema de bombeo………………………………………..…… 28 D Partes y piezas bomba multicelular…………………………… 30 E Sistema de control de nivel…………..……………………….. 31 F Sistema calefactor ……………………………………………. 33 G Sistema de Estanques………………………………………… 35

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01 Sobre este manual Este manual describe la Planta Piloto y proporciona toda la información necesaria para su manejo seguro y para mantenerlo en buenas condiciones de funcionamiento.

Va dirigido en especial a personal de laboratorio NOTA

Los símbolos referentes a la seguridad (ADVERTENCIA y ATENCIÓN) se explica en el capítulo 2. 02 Seguridad Este capítulo describe el concepto de seguridad del dispositivo y contiene reglas generales de comportamiento y advertencias referentes al uso del producto.

La seguridad de los usuarios y el personal sólo se puede garantizar si se observan y siguen estrictamente las instrucciones de seguridad y las advertencias referentes a las mismas recogidas en cada capítulo. Por consiguiente, el manual ha de encontrarse en todo momento a disposición de todas las personas que realicen tareas descritas en él.

2.1 Calificación del usuario El dispositivo sólo puede ser utilizado por personal de laboratorio u otras personas que gracias a su calificación o experiencia profesional posean una visión general de los peligros que pueden derivarse de su uso.

El personal sin información específica o las personas que se encuentran realizándola en estos momentos han de recibir instrucciones muy detalladas. Este manual de instrucciones sirve de base para ello. 2.2 Uso adecuado El dispositivo ha sido diseñado y construido para su utilización en laboratorio. Sirve para recuperar sustancias , por medio de cromatografía de intercambio iónico o de exclusión, que consiste en la remoción de un compuesto químico desde una resina se soporte, el que es reemplazado por otro compuesto químico de igual carga formal contenido en un líquido de elusión .

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2.3 Utilización impropia Las aplicaciones no mencionadas con anterioridad se consideran impropias. Las aplicaciones que no se atienen a las características técnicas se consideran impropias. En particular, no se deben utilizar compuestos químicos, que sobrepasen la capacidad de contención corrosiva que posean los equipos y aquellos químicos que generen gases tóxicos, para los cuales no existe el equipamiento de seguridad . El operador es el único responsable de los daños que puedan derivarse de un uso inadecuado del dispositivo. Quedan expresamente prohibidas las utilizaciones siguientes: - empleo con muestras que puedan explotar o inflamarse 2.4 Símbolos de advertencia utilizados en este manual

ADVERTENCIA Por lo general, el símbolo de advertencia triangular indica la posibilidad de que se produzcan lesiones o incluso pérdida de la vida de las personas si no se siguen las instrucciones

ADVERTENCIA Peligro derivado de la electricidad

ADVERTENCIA Superficie caliente

ADVERTENCIA Riesgo de quemadura por efecto de químicos corrosivos

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2.5 Seguridad del producto El dispositivo está diseñado y construido de acuerdo a la tecnología de estándar actual. Sin embargo, pueden emanar riesgos del dispositivo para las personas, los objetos o el medio ambiente si se usa de forma descuidada o inapropiada. El diseñador ha determinado peligros residuales que emanan del instrumento

- si lo utiliza personal carente de la formación adecuada. - Si no se utiliza de acuerdo a su uso correcto

Las advertencias correspondientes contenidas en este manual sirven para alertar al usuario sobre estos peligros residuales.

2.5.1 Riesgos relacionados con el aparato Preste atención a los siguientes avisos de seguridad:

ATENCIÓN 2.5.2 Otros riesgos

El riesgo de caídas del personal operario de la planta piloto, producidas por perdida de equilibrio y condiciones del piso resbaladizo; debido a líquidos caídos accidentalmente en el piso, o la caída accidental de la resina utilizada en las columnas cromatográficas; en las instalaciones de la planta, es un riesgo a considerar, debido a la naturaleza de las operaciones rutinarias de esta.

Se debe considerar mantener el piso, siempre seco y limpio para un mejor desempeño en la seguridad del personal operario de la planta piloto.

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2.5.3 Medidas de seguridad

Seguridad Eléctrica: Considerar el área de tableros y conducción eléctrica, como una zona critica, considerando que la mayoría de los manejos en la planta piloto tienen relación con la operación de productos químicos líquidos y que la estructura metálica de esta son un factor de riesgo frente a la fácil conducción eléctrica que esta podría generar, frente a un accidente , por falta de control o mantención del equipo. Se debe tener presente un adecuado sistema de mantención y control del sistema eléctrico, debido a fallas provocadas por desgaste de material y accidentes mecánicos que pudieran provocar fallas, en la aislación eléctrica, como en la conducción eléctrica del sistema. Es importante que el personal que opere la planta piloto use la ropa y elementos de seguridad que aíslen la conducción eléctrica. Seguridad Mecánica Considerar el área de tarima e instalaciones de bombas multicelulares y columnas cromatográficas como un área de riesgos , debido a la operación en la desinstalación e instalación de equipos móviles, como son las columnas cromatográficas y los estanques de deposito de soluciones químicas; estas en su manejo pueden ocasionar daño mecánico a piezas y partes , como también daños personales sin un adecuado manejo. Se debe tener en consideración una adecuada operación, en el manejo de los estanque de deposito de soluciones químicas, tener una operación tomando las precauciones del manejo de peso y herramientas en el montaje y desmontaje de las columnas cromatográficas , como también en el manejo de los estanques y recipientes en el vertido y vaciado de estos en las operaciones de la planta piloto. Usar siempre los guantes de protección personal , así también la ropa y elementos de seguridad.

Seguridad Térmica

Considerar el área de estanques e instalaciones de bombas multicelulares como un área de de riesgos, debido a la operación en la calefacción de soluciones en los estanques de depósitos de soluciones químicas, que podrían generar lesiones menores; también se debe considerar el aumento de T° generada en el funcionamiento normal del casco de la bobina eléctrica de las Bombas multicelulares monoblock horizontales del sistema de bombeo de fluidos.

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Se debe tener en consideración, aun cuando la T° de operación no

debería superar los 50 °C, el manejo imprevisto al manejo de los estanques o apoyo en las superficies de contacto del sistema de piping y ductos de los flujos de las soluciones químicas, podría ocasionar reacciones imprevistas que generen un accidente mecánico. Usar siempre los guantes de protección personal

Seguridad Química

Considerar el área de estanques y columnas cromatográficas como un área de riesgo, debido al manejo y operación con soluciones y elementos químicos corrosivos, estos en el trasvasije a los estanques de deposito o en la operación de la elevación, con el sistema de bombeo y flujo en las columnas cromatográficas. Se debe tener en consideración, que los productos químicos en su operación normal, algunos de ellos corrosivos en contacto con la piel y que generan gases pudiendo afectar las vías respiratorias en las operaciones de rutina del funcionamiento de la planta piloto, se debe considerar el uso constante de la ropa y elementos de seguridad considerados en este manual de operación.

2.5.4 Elementos y medidas de seguridad Se deben considerar, entre los elementos de seguridad: El uso de elementos de protección personal a considerar

a) Traje de protección contra líquidos bajo presión y partículas Se debe mantener un buen estado y controlar roturas y posibles filtraciones , producidas por el uso y el roce normal del producto

b) Zapatos de seguridad dieléctricos Mantener secos y frescos en el uso y almacenamiento del calzado, verificar el estado de la planta, que no produzca puentes de conducción eléctrica.

c) Guantes de seguridad resistentes a químicos (nitrilo) Mantener secos y fuera del alcance de la radiación solar, se deben cambiar inmediatamente si resultan rotos, descocidos, desgastados o perforados. Mantener lejos de chispas, llamas y fuentes de ignición, el derretimiento del material puede ocasionar quemaduras severas.

d) Mascara respirador de dos vías silicona; (cartucho) filtros mixtos para

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respiradores tipo a para gases y vapores orgánicos clase 1 y 2. Un profesional calificado debe desarrollar un cronograma de recambio de cartuchos, a menos que el cartucho tenga un indicador de vida útil. Este programa debe tener en cuenta los factores que pueden influenciar la protección respiratoria, incluyendo prácticas laborales específicas y otras condiciones en el ambiente de trabajo.

e) Protección visual , lente policarbonato y casquete con visor policarbonato

Mantener en buen estado, controlar quiebres, rasgaduras y erosión que afecte el campo visual así también de posibles filtraciones

2.6 Normas generales de seguridad

Algunas consideraciones generales de seguridad, apuntan a las indicaciones de mantención de los equipos de la planta piloto, sean estas de carácter mecánicas eléctricas o de recambio planificado en un programa de mantención. Otra consideración, es el manejo en el almacenamiento adecuado de productos químicos; tener presente las consideraciones de almacenamiento y manejo de estos, según sus respectivas fichas técnicas y de seguridad.

03 Características técnicas 3.1 Características generales

La planta piloto para la extracción de betaína a través de columna cromatográfica fue concebida, con un diseño modular, cuya unidad básica es un circuito de ciclo completo, que incluye los siguientes componentes (ver anexo A):

a) Estanque de depósito soluciones químicas, compuesto por: - sistema calefactor - sistema sensor de nivel b) Sistema de bombeo compuesto por: - sistema de piping y ductos para elevación de líquidos - bomba multicelular monoblock horizontal - sistema de control de presión y flujo de líquidos c) Columna cromatográfica ( ver anexo B)

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3.2 Materiales empleados

Estanque de depósito soluciones químicas, fabricado en acero inoxidable ANSI 316, con sellado soldadura especial acero inoxidable 316 – L ø1,2 mm. De capacidad 0,47 m³ .

Calefactor de pedestal de 0,75 m. de altura y regulador de temperatura de 0°C a 100 °C, con sensor de seguridad trabajo en seco, caja de protección fabricada en acero inoxidable ANSI 316.

Sistema de control de nivel compuesto por 3 varillas de acero inoxidable con pedestal aislante fabricado en plástico ABS.

Sistema de bombeo compuesto por piping y ductos fabricados en

acero inoxidable ANSI 316, Ø 1” , con sellado soldadura especial acero inoxidable 316 – L ø1,2 mm.

Sistema de manejo de fluidos compuesto por válvula de bola en acero inoxidable ASTM CF8M, 200 lbs. Wog un cuerpo, hilo NPT, paso reducido, vástago antiexpulsión. Válvula de retención horizontal acero inoxidable 316, 200 lbs CWP, tipo chapaleta 90° (swing check) hilo NPT.

Bomba multicelular monoblock horizontal de acero inoxidable al cromo-níquel, construcción compacta, sin brida sobresaliente y acoplamiento bomba motor único con pie soporte. Cuerpo bomba una sola pieza, abierto por un solo lado (bariel casing), con boca de aspiración frontal sobre eje de la bomba y boca de impulsión radial en la parte superior. Tapones de cebado y vaciado en posiciones medias, accesibles desde cada lado (como la tapa de bornes), temperatura de trabajo de líquido de -15°C a + 100 °C, a temperatura ambiente hasta 40 °C, presión máxima admitida en el cuerpo d ela bomba 8 bar. Motor a inducción 2 polos , 50 Hz (n= 2800 1/min.) monofásico 230 V + 10% , con protector térmico; condensador incorporado en la caja de bornes , aislamiento clase F, protección IP 54.(ver anexo C)

Sistema de control presión y flujo compuesto por , manómetro caja esférica acero inoxidable diámetro 2” conexión radial inferior , hilo NPT , con rango 0 a 7 bar o 0-100 PSI . flujómetro fabricado en acrílico alto impacto, con conexión en bronce hilo NPT , graduación estándar.

Columna cromatográfica confeccionada en PVC hidráulico clase 6 ø 200 mm. Con reducciones en PVC hidráulico clase 6 de 200 mm a 25,4 mm. y conectores unión americana PVC hidráulico clase 6 hilo NPT , rejilla malla inoxidable 304 N° 40 0,395 mm. Resina de poliestireno, relleno de columna MTO-DOWEX Monosphere 88. (ver anexo B)

Tarima base estanques, estructura fabricada en acero SCH 40 perfiles rectangulares de 50 x 20 x 2 mm. , pintada en base anticorrosivo y

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pintura protectora de acabado color blanco.

04 Descripción del funcionamiento INTRODUCCION

La obtención de betaína a partir de melaza de remolacha por medio de cromatografía de intercambio iónico ha sido extensamente descrita en distintas publicaciones y patentes. El estado de arte previo consiste, generalmente, en hacer pasar la melaza a través de un intercambiador catiónico fuerte, luego lavar el intercambiador liberado por medio de elusión con solvente de arrastre y finalmente retirar la betaína fijada al soporte de resina eluyendo con un solvente de arrastre de amonio diluido.

Si la melaza es sometida de manera previa a un proceso de desugarización (proceso de Steffen) la concentración de la betaína aumenta en el resto de la melaza.

4.1 Principio de funcionamiento de la columna cromatográfica

Existen dos formas de recuperar la betaína del concentrado de melaza. La forma mas estudiada consiste en la recuperación de betaína a la forma cristalizada como betaína clorhidrato, aprovechando la baja solubilidad de esta sal en agua (patente británica N° 715.774; patente US N° 2.519573). Otra forma de obtención de betaína consiste en la extracción con solventes orgánicos (patente alemana N° 2.300.492).

Por otra parte, la tecnología de separación de compuestos químicos por medio de cromatografía para fines analíticos es bastante conocida. La técnica de separación cromatográfica denominada cromatografía de exclusión o intercambio iónico consiste en la remoción de un compuesto químico desde una resina de soporte, el que es reemplazado por otro compuesto químico de igual carga formal contenido en un líquido de elusión.

Esta técnica ha sido descrita en un gran número de patentes científicas. La más reciente de ellas corresponde a la patente US N° 5.795.398 (G. Hyöky, H. Paananen. H. Heikkilä, K-E Montén, J. Kuisma (1998). Fractionation Method of Sucrose containing Solutions), que es posible de obtener en la Oficina de Patentes y

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Marcas de Estados Unidos (www.uspto.gov) y en donde se describe la separación del compuesto betaína recuperado desde la melaza de remolacha azucarera por dilución de la melaza hasta una concentración de sólidos de 25-50% antes de cargar una columna cromatográfica que contiene una resina de intercambio iónico a base de sulfonato de poliestireno y divinilbenceno, y usando como líquido de elusión agua y recuperando la fracción de betaína desde la resina. Este proceso se describe de manera continua, para un mejor rendimiento de betaína a partir de una mayor saturación de las columnas de resina. La betaína recuperada de la melaza es eluída y luego la fracción liquida de la elusión es evaporada bajo vacío y la betaína es cristalizada como betaína anhidra o en su forma monohidrato.

4.2 Columna cromatográfica

El principio de la cromatografía de intercambio iónico, consiste en que las partículas cargadas negativamente se unen a la matriz sólida cargada positivamente, y son retenidas.

Las partículas cargadas positivamente son rechazadas por la matriz sólida cargada positivamente y son eluidas.

La elución de las partículas cargadas negativamente se consigue cambiando el pH del solvente hasta igualarlo a su punto isoeléctrico o hasta invertir su carga neta.

La columna debe contener resinas catiónicas intercambiadores de aniones

Tipos frecuentes de Resinas: a) Resina intercambiador de Cationes Resina de poliestireno, acido fuerte Resina de carboximetil celulosa, acido débil Resina de poliestireno, acido débil y quelante b) Resina intercambiador de Aniones Resina de poliestireno, base fuerte Resina de dedietilaminoetil celulosa, acido débil

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http://www.uspto.gov/

4.3 Sistema de Bombeo

La planta piloto, cuenta con tres bombas multicelulares, monoblock horizontales, todas controladas de forma manual o semiautomática en su encendido y apagado, cuentan con un sistema impulsor multicelular que permite que los flujos de líquidos sean constantes gracias a la presencia de los dos pares de impulsores que mantienen un estándar de funcionamiento óptimo en presión y flujo, el sistema de seguridad contra el funcionamiento en seco se logra gracias a que la boca de aspiración este sobre el eje de la bomba y fiable en su sistema de sellado debido a que todas las partes hidráulicas en contacto con el líquido son de acero inoxidable, para líquidos de -15 °C a + 110 °C

4.4 Sistema de estanques

El sistema de estanques que posee la planta piloto, para el almacenamiento de las soluciones a tratar, son móviles, lo que permite una flexibilidad importante a la hora de realizar combinaciones que permitan una mejor operación con las soluciones, estos tienen una capacidad adecuada para la experimentación y cuentan con un adaptador en su estructura donde se encuentran instalados los calefactores que también tienen la características de ser móviles y con regulador de temperatura que permite experimentar entre los 0 y 100 °C a calefaccionar las soluciones a tratar . Los estanques presentan en su estructura un adaptador de barras de nivel los que conectados al transmisor de nivel de llenado envían la señal al control de nivel.

4.5 Sistema de control de nivel

El control de nivel funciona en base a un minicontrolador de nivel de llenado mínimo y máximo, que recibe las señales de las barras de medición en acero inoxidable, requiriendo de tres barras, una para nivel bajo, otra para nivel alto y otra para el sensor de tierra; estas instaladas en forma vertical en los estanque de solución a tratar, están conectadas por cable al transmisor que envía la señal al controlador que genera una señal electrónica de encendido y apagado a las bombas que según el nivel controlado vacían o llenan los estanques para que los estanques y bombas no trabajen en seco.

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4.5 Sistema piping y ductos

El sistema de piping y ductos esta compuesto por tres circuitos que pueden funcionar en forma separada , como también en series paralelas o considerando la integración total como un solo circuito, esta construido con cañerías de acero inoxidable de ¾” ,1 y 1½” , el manejo de los fluidos es administrado manualmente por válvulas de bola en acero inoxidable de 1” y todas cuentan con circuitos protegidos con válvulas de retención de paleta, fabricadas en acero inoxidables de 1” el sistema de control de los circuitos puede ser monitoreado por los manómetros de esfera graduados en 0 a 7 bar o 0 a 100 psi conectados al circuito con sensores de membrana, uno de los circuitos cuenta además con un flujómetro que permite controlar el flujo producido por el sistema de bombas.

5 Puesta en marcha

5.1 Lugar de instalación

La planta piloto esta instalada, en el edificio del hatchery ubicada en Chinquihue km 4,5 de la Corporación de Educación La Araucana, a un costado de la edificación antes señalada, emplazado junto al área del laboratorio de biocombustibles, cuenta con un área de acopio de materias primas, donde están instalados los estanques de acumulación de agua tratada por osmosis inversa y acido de capacidad de 100 lt c/u, el estanque distribuidor de melaza tartada de capacidad de 1.000 lt. y el reactor de dilución melaza de doble pared de capacidad de 150 lt., quedando además un espacio de almacenamiento para otros productos e insumos.

La planta piloto se encuentra protegido al interior del edificio, cuenta con un piso de superficie lavable (cerámico) y con un sistema de drenaje, que permite una limpieza continua del piso en presencia de derrames, sus paredes son lavables y cuenta con suministro de energía y las instalaciones eléctricas correspondientes al proyecto de la planta piloto.

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5.2 Conexiones eléctricas

La planta piloto cuenta con suministro eléctrico de voltaje 220 Y 320 volt monofásico y trifásico, del que puede obtener energía para sus instalaciones. El sistema eléctrico esta controlado y centralizado por un tablero de control general que permite la operación manual o semiautomática de los dispositivos eléctricos presentes en la planta:

Sistema de bombeo

Bombas multicelulares monoblock horizontales, puesta en marcha. Con la bomba por encima del nivel del agua para elevar, llenar el tubo de aspiración y la bomba a través del orificio (anexo C). Con el nivel de líquido en aspiración por encima de la bomba, rellenar la bomba abriendo lentamente y completamente la compuerta de la impulsión, para hacer salir el aire, Controlar que el eje gira con la mano. Con este fin las electrobombas más pequeñas tienen una entalladura para destornillador sobre la extremidad del eje del lado de ventilación. El arranque, con alimentación trifásica verificar que el sentido de rotación corresponde al que indica las flechas marcada sobre el acoplamiento motor bomba. En caso contrario desconectar la alimentación eléctrica, e invertir entre ellos el conexionado de dos fases. Controlar que la bomba trabaja en su campo de prestaciones, y que no venga superada la corriente absorbida por la indicada en la placa de características. En caso contrario regular la compuerta de impulsión, o la intervención de un eventual presostato. Si se verifica una perdida del cebado (interrupción en el flujo de impulsión, estando las compuertas abiertas), o si se nota una oscilación de la presión indicada en el manómetro, verificar que todas las juntas del tubo de aspiración estén perfectamente herméticas, y apretar el tornillo del tapón vaciado.

No hacer funcionar nunca la bomba más de cinco minutos con la compuerta cerrada. El funcionamiento prolongado sin renovación de agua en la bomba comporta el peligro de que aumente la temperatura y la presión. Cuando el agua se sobrecalienta por un prolongado funcionamiento con la boca cerrada, parar la bomba

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antes de abrir la compuerta. Para evitar peligros para los usuarios y daños a cargas térmicas a la bomba, y a la instalación, debido a elevadas diferenciales de temperaturas, esperar el enfriamiento del agua de la bomba antes de un sucesivo arranque, o antes de abrir los tapones de vaciado y llenado.

Atención cuando el fluido bombeado es de alta temperatura. No tocar el fluido cuando su temperatura sea superior a 60 °C. No tocar la bomba cuando la temperatura superficial es superior a 80 °C.

Sistema calefactor

Los calefactores, están diseñados como un sistema móvil, que puede ser intercambiado entre los estanques, y cada uno de estos cuenta con un conector hembra de 32 amperes , su sistema de regulación de temperatura tiene un control manual que puede regular temperaturas desde los 0 °C a los 100 °C.

No hacer funcionar nunca los calefactores en seco, esto podría causar la destrucción de la resistencia y la vida útil del calefactor, verificar siempre que el control de regulación se encuentre en cero antes de conectar y energizar el calefactor y solo graduar temperatura sobre 0 °C , cuando este se encuentre sumergido en un líquido. Verificar la temperatura con un termómetro portátil, como muestra de control del adecuado funcionamiento de los calefactores.

Atención cuando el fluido bombeado es de alta temperatura. No tocar el fluido cuando su temperatura sea superior a 60 °C. No tocar la columna calefactor, cuando el control de temperatura este encendido.

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5.3 Sistema de control de nivel

Verificar que el minicontrolador de nivel este en línea

de conexión y en posición de encendido, para el control de encendido y apagado del sistema de bomba según el circuito utilizado individualmente o en serie integrada, revisar que las barras sensoras de nivel de los estanques están conectadas adecuadamente al transmisor de señal de nivel, y al empezar la operación el monitor de control señale el nivel correcto de estado de llenado mínimo o máximo del estanque, para el correcto funcionamiento del sistema de bombeo de fluidos.

5.4 Instalación del montaje de la columna cromatográfica

La columna cromatográfica es considerada como el cilindro contenedor de la resina MTO-DOWEX Monosphere 88 (ver anexo B) y para su puesta en marcha se deben considerar los siguientes pasos:

Desmontaje de la columna cromatográfica , la planta piloto cuenta con tres circuitos de ductos independientes, que también pueden ser integrados en serie. Cada uno de estos circuitos cuenta con una columna cromatográfica de distinto diámetro conectados al circuito, con reducciones de 1” a 1 ½” y uniones americanas en acero inoxidable y pvc hidráulico, el desmontaje desde alguno de los circuitos, se debe realizar con dos operarios como mínimo soltando la unión de tuerca inferior y luego la superior de la columna; antes de proceder al llenado con resina se debe realizar una limpieza con agua destilada de la columna , para extraer cualquier residuo o impureza de esta. El llenado con resina se debe hacer por el extremo superior de la columna desmontando para este efecto, la unión de tuerca donde se encuentra la rejilla malla inoxidable 304 N° 40, que debe ser retirada, luego instalar un embudo y proceder al llenado de la columna con la resina , luego de instalar la rejilla y montar la columna en el circuito de prueba a utilizar , procurar que los sellos y empaques queden debidamente ajustados y el torque en la uniones de tuerca sea el adecuado para evitar cualquier posibilidad de filtraciones en el circuito a operar.

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5.5 Sistema de estanques

El sistema de estanques ubicado en la sala de acopio cuenta con el siguiente equipamiento.( ver anexo G)

a) Estanque distribuidor de melaza tratada, capacidad 1.000 lt. b) Estanque reactor Dilución melaza de doble pared capacidad 150 lt. c) Estanque acumulador de acido capacidad 100 lt. d) Estanque acumulador de agua tratada con osmosis inversa capacidad 100 lt.

Los estanques, deben ser cargados, con sus respectivas soluciones o productos, antes de operar la planta piloto, estos deben mantenerse con sus válvulas cerradas antes de cualquier operación.

Atención en el manejo de carga o descarga del estanque, acumulador de acido, se debe utilizar obligatoriamente el equipo personal y elementos de seguridad, que son detallados en el punto 2.5.4 de este manual

06 Manejo

6.1 Proceso de activación de columna

1) Asegúrese que todas las válvulas de bola estén cerradas V-1, V-2, V-3, V-4, V-5, V-6

2) En el estanque de carga E-1, verter la solución activante 3) Conecte el termostato T-1 a toma de corriente monofásica I-13,

preseleccione la temperatura deseada. Controle la temperatura 4) Encienda el termostato T-1 y espere hasta que la solución allá

alcanzado condiciones estables 5) Ajuste el flujo de salida F-1 6) Abra la válvula V-1, V-3, V-4, V-5 7) Encienda la bomba de elevación B-1, interruptor I-1 8) Hacer pasar la solución de regeneración a través de la columna

de intercambio iónico

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9) Una vez terminado el proceso de regeneración verter la solución de lavado en el estanque de carga y repetir los pasos 5, 6, 7.

10) Una vez terminado el punto 9, desconecte el termostato I-13 y apague la bomba I-2.

6.2 Proceso de absorción de columna

1) Asegúrese que todas las válvulas estén cerradas V-1, V-2, V-3, V-4, V-5, V-6.

2) En el estanque de carga E-1, verter la solución de absorción 3) Conecte el termostato T-1 a toma de corriente difásica I-13,

preseleccione la temperatura deseada. 4) Encienda el termostato T-1 y espere hasta que la solución allá

alcanzado condiciones estables 5) Ajuste el flujo de salida F-1 6) Abra la válvula V-1, V-3, V-4, V-5 7) Encienda la bomba de elevación B-1, interruptor I-1 8) Hacer pasar la solución de regeneración a través de la columna

de intercambio iónico 9) Una vez terminado el proceso de regeneración verter la solución

de lavado en el estanque de carga y repetir los pasos 5, 6, 7. 10) Una vez terminado el punto 9, desconecte el termostato I-13 y

apague la bomba I-2. 6.3 Proceso de Elusión de columna

1) Asegúrese que todas las válvulas estén cerradas V-1, V-2, V-3, V-4, V-5, V-6.

2) En el estanque de carga E-1, verter la solución de elusión 3) Conecte el termostato T-1 a toma de corriente difásica I-13,

preseleccione la temperatura deseada. 4) Encienda el termostato T-1 y espere hasta que la solución allá

alcanzado condiciones estables 5) Ajuste el flujo de salida F-1 6) Abra la válvula V-1, V-3, V-4. 7) Encienda la bomba de elevación B-1, interruptor I-1 8) Hacer pasar la solución de elusión a través de la columna de

intercambio iónico. 9) Una vez terminado el proceso de elusión, desconecte el

termostato I-13 y apague la bomba I-2.

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10) Abrir válvula V-6, para recogida del producto final. 11) Una vez terminado el proceso de recogida el producto final,

verter la solución de lavado en el estanque de carga y repetir los pasos 3), 4), 5).

12) Abra la válvula V-1, V-3, V-4, V-5 13) Encienda la bomba de elevación B-1, interruptor I-1 14) Hacer pasar la solución de lavado a través de la columna de

intercambio iónico. 15) Una vez terminado el proceso de lavado, desconecte el

termostato I-13 y apague la bomba I-2

131

07 Mantenimiento VER ANEXO A

N° MANTENIMIENTO SEMANAL MENSUAL SEMESTRAL ANUAL L A R C L A R C L A R C L A R C

1 TABLERO ELECTRICO X X 2 CANALETA CONDUCCION X 3 TABLERO CONECTOR X 4 TRANSMISOR NIVEL HI7874 X X 5 CALEFACTOR ELECTRICO X X 6 BOMBA MULTICELULAR X X 7 PIPING Y DUCTOS X X 8 ESTANQUES AC INOX X 9 FLUJOMETRO X 10 MANOMETROS X X 11 COLUMNA CROMATOGRAFICA X X

ABREVIATURAS L LIMPIEZA A AJUSTE R REPARACIÓN C CAMBIO

133

ANEXO

MANUAL DE PIEZAS Y PARTES

134

Planta piloto Columna cromatografía de intercambio iónico N° N° pieza

recambio Cantidad Descripción Dimensión

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

02 03 03 04 03 04 01 03 03

Tablero eléctrico : Control nivel Control bomba Canaleta conducción eléctrica. Tablero conectores eléctricos. Transmisor nivel, HI 7874. Calefactor eléctrico, tubular de inmersión. Bomba eléctrica, multicelular monobloc horizontal. Piping y ductos. Estanque Acero inoxidable Flujómetro. Manómetro 0- 7 bar , 0-100 PSI Columna cromatografía de intercambio iónico.

45 x 40 cm. 10 x 04 cm. 3/8” X 75 cm. 1” , 3/4” , 1.1/2” 0,47 m³ 25 cm.

136

Sistema Columna Cromatografía de intercambio iónico N° N° pieza


01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

03 02 02 03 01 01 02 01 03

Columna Cromatografía de intercambio iónico. Resina catiónica. Rejilla retención resina. Unión Americana. Tuerca unión. Reducción cónica. Flujómetro. Reducción cónica. Abrazadera rápida acero inoxidable. Manómetro 0- 7 bar , 0-100 PSI

1,5 m. x MTO-DOWEX Monosphere 88 Malla inox.304, N° 40 0,395 mm

138

Sistema de Bombeo N° N° pieza


01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

02 04 08 01 03 03 03 02 17 03

Tablero eléctrico : Control nivel Control bomba Selector dos posiciones. Botón dos posiciones interruptor, encendido y apagado. Canaleta conducción eléctrica. Tablero conexión eléctrica. Cordón eléctrico y enchufe macho Bomba eléctrica multicelular horizontal monobloc acero inoxidable Tuerca unión acero inoxidable Válvula de bola acero inoxidable. Válvula de retención acero inoxidable

45 x 40 cm. 32 A 32 A 0,8 kw 1,1 hp 1” 1” 1”

140

Sistema de control de nivel N° N° pieza


01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

02 03 04 08 01 03 03 09 03 03 06

Tablero eléctrico : Control nivel Control bomba Controlador HI 7871. Selector dos posiciones. Botón dos posiciones interruptor, encendido y apagado. Canaleta conducción eléctrica. Tablero conexión eléctrica. Transmisor censor nivel HI 7874. Soporte Aislante barras de medición. Barra de medición en acero inoxidable HI 731324. Estanque Acero inoxidable Panel visor frontal HI 7871. Led nivel llenado , nivel vaciado

45 x 40 cm. 0,47 m³

143

Sistema de Calefactor N° N° pieza

Recambio Cantidad Descripción Dimensión

01 02 03 04 05 06 07 08 09

01 03 06 06 03 03 03 03 03

Canaleta conducción eléctrica. Tablero conexión eléctrica. Enchufe macho Enchufe hembra Cordón eléctrico Selector termostato, con luz piloto Caja protección selector termóstato acero inoxidable. Cable sensor temperatura Calefactor eléctrico tubular de inmersión

20 x 10 cm. 30 x 20 cm. 32 A 32 A 3 x 16 AWG 5° – 120 °C 10 x 10 cm. 50 cm. 3/8” x 75 cm alto

145

SISTEMA DE ESTANQUES G

146

ANEXO 9. Resultados Bioensayos.

INFORME ANALISIS ESTADISTICO PROYECTO BETAINA CELA

1.- INTRODUCCION El análisis se centra en la información registrada en el diseño experimental ideado en el proyecto “Obtención de un Producto Comercial en Base a Betaína para ser Usado como Osmoregulador en Dietas de Especies Acuáticas”. El análisis se centra en verificar la existencia de diferencias significativas en el índice de ATPasa branquial U/mg, como un indicador de la esmoltificación. No obstante, los conocimientos sobre la aplicación de la betaína en dietas animales se reconoce que esta tiene propiedades atractantes favoreciendo el crecimiento de las especies. 2.- METODOLOGIA El ensayo experimental consistió en instalar 6 estaques de 500 litros de capacidad, bajo iguales condiciones ambientales, controladas por un sistema de recirculación de agua. En cada estanque se confinaron aproximadamente 150 peces de la especie Salmo salar, con un peso promedio de 34,38 (ds = 6,2) gramos y longitud total de 13,62 (ds = 0,88) centímetros. Los peces confinados en los estanques fueron sometidos a tres tratamientos alimenticios: Alimento con betaína comercial con marca de BIOMAR: estanques 1B y 2B. Alimento comercial sin betaína: estanques 3B y 4B Alimento con betaína obtenida en laboratorios de IPLA: estanques 5B y 6B

Durante el periodo de realización de los ensayos se realizaron dos muestreos, a 44 días de iniciado el experimento, y a 75 días del inicio del experimento. En cada muestreo se midieron el peso en gramos y la longitud total en centímetros, con los cuales basado en la alimentación suministrada y el registro diario de la temperatura se determinaron el FCR, FCB, SGR y GF3. No obstante, para el análisis se considera al peso en gramos, como variable aleatoria independiente, utilizándose como alternativa la

147

longitud en centímetros, mas esta se utiliza para realizar un análisis comparativo. Con el propósito de determinar el efecto de la betaína en el proceso de smoltificación de los peces, se contrataron los servicios del laboratorio Europharma, el cual realizó un muestreo de 4 peces por estanque para determinar la concentración de ATPasa (U/mg). Finalmente al momento de cierre de la experimentación los peces con los tres tratamientos utilizados fueron confinados en tres estanque registrándose previamente el peso en gramos y la longitud en centímetros. El análisis de dato se realizo utilizando las funciones y herramientas para análisis de datos disponibles en Excel. Utilizando las ventajas del software se elaboraron las bases de datos para el análisis.

148

3.- RESULTADOS 3.1 Principales estadígrafos de las muestras Los estadígrafos de mayor importancia de los peces utilizados en el experimento para cada tratamiento y periodo de experimentación se presentan integrados en las Tablas 1 y 2. Tabla 1. Principales estadígrafos del peso (gr) y longitud (cm) medidos en el

primer muestreo, (a 44 días inicio) para las tres dietas utilizadas en el experimento.

Fuente variación

Estanques MES 1

Tamaño muestra

Promedio Desviación estándar

(d.s)

Varianza

Peso gramos Situación inicial Inicial 148 34,38 6,20 38,42

Biomar Estanque 1B 32 71,33 13,24 175,20 Estanque 2B 36 72,48 12,11 146,58

Sin Betaina Estanque 3B 36 67,69 10,98 120,65 Estanque 4B 41 65,11 12,68 160,90

Bataina PLA Estanque 5B 32 68,22 12,35 152,64 Estanque 6B 35 72,85 11,33 128,32

Longitud cm.

Inicio Inicial 148 13,62

0,88 0,78



Bataina IPLA Estanque 5B 32 16,74 0,97 0,93 Estanque 6B 35 17,23 1,04 1,08

149

Tabla 2. Principales estadígrafos del peso (gr) y longitud (cm) medidos en el segundo muestreo (a 75 días inicio), para las tres dietas utilizadas en el experimento.

Origen Estanques

MES 2 Tamaño muestra

Promedio D. estándar Varianza

Peso Inicio Inicial 148 34,38 6,20 38,42



Bataina PLA Estanque 5B 31 101,97 17,91 320,83 Estanque 6B 34 116,12 26,00 675,80

Longitud

Inicio Inicial 148 13,62 0,88 0,78


Sin Betaína Estanque 3B 41 19,49 1,12 1,26 Estanque 4B 33 19,42 1,25 1,56

Bataína PLA Estanque 5B 31 19,03 1,28 1,63 Estanque 6B 34 19,62 1,35 1,82

3.2 Distribución de frecuencia del peso en gramos Se construyeron las tablas de distribución de frecuencia de peso en gramos para cada estanque que se indican en el archivo Excel. Con las tablas se elaboraron los gráficos de distribución de pesos que se indica en la Figura 1. En la cual se observa la grafica de la situación de los peces al inicio del experimento antes que fueran divididos para ser puesto en cada estanque de tratamiento alimenticio. Seguidamente se observan la gráficas del primer y segundo muestreo, observándose con nitidez el desplazamiento de los pesos, pero con ello se observa un aumento de la dispersión quedando gráficos con una distribución planicurtica. El incremento de la dispersión es una característica en el crecimiento de los peces en sus etapas juveniles, esta situación obliga frecuentemente a las empresas productoras a realizar una clasificación por tamaño y desdoble de los peces, este procedimiento separándolos por tamaños. Considerando el bajo número de peces por cada estanque esta operación no se realizo.

150

Alimento con betaína Biomar

Alimento sin betaína

Alimento con betaína IPLA

Figura 1. Graficas de distribuciones de frecuencias de peso en gramos para las tres modalidades de alimentación utilizadas en la experimentación.

151

Conforme a las gráficas de distribución de peso (gr) presentadas los peces a los cuales se les aplico un tratamiento de alimento con betaína (Biomar e IPLA) son los que presentan las deviaciones estándares más altas: alimento con betaína Biomar 18,56 y 21,09 gramos, mientras que los peces alimentados con betaina IPLA presentan desviaciones de 17,91 y 26,00 gramos. En cambio los peces que recibieron el alimento sin betaína tienen desviaciones estándares un poco más bajas 16,09 y 18,43 gr. 3.3 Crecimiento durante el tiempo de experimentación Para verificar si la betaína tiene un efecto atractante significativo en el crecimiento de los peces, con las tres dietas en experimentación, se elaboro un grafico comparativo, de las tendencias observadas entre el tiempo de experimentación (variable independiente) y el peso (gramos). Para identificar la variabilidad del peso, se realizaron mediciones del peso de los peces al inicio del ensayo, considerado como tiempo 0, a los 44 días; a los 75 días y 135 días. Con los valores de las mediciones promedio se construyo el gráfico de la Figura 2. En el gráfico, para el intervalo de tiempo de duración del experimento y haciendo uso de las herramientas de ajuste por mínimos cuadrados se determina una línea de tendencia ajustada por una función polinomial. Si bien es cierto, en el grafico no se observa una clara diferenciación en el crecimiento de los peces con las tres dietas experimentadas, si de manera leve se distingue un crecimiento un poco más favorable con la dieta del IPLA. Al respecto, se puede señalar que las curvas de crecimiento ajustadas para los peces alimentados con betaína, están levemente por sobre el grupo peces que fueron alimentados sin betaina.

152

Figura 2. Gráfico de relación de crecimiento entre el peso promedio de los peces Y el tiempo de duración del experimento Si bien es cierto la relación de crecimiento en los peces alimentados sin betaína es ligeramente inferior que los peces alimentados con betaína, no se observa una diferencia significativa. De manera similar se elaboró el gráfico de crecimiento teniendo como variable dependiente a la longitud (cm) de los peces. Los resultados se presentan en la Figura 3. Dado el corto periodo del ensayo, en el contexto del crecimiento de los peces se ajusta una línea recta, igual a lo observado en el ajuste del peso no se detecta una diferencia significativa en el crecimiento de la longitud de los peces debido al efecto que pudiera tener el contenido de betaína en las dietas.

153

Figura 3. Gráfico de relación de crecimiento entre la longitud promedio de los peces y el tiempo de duración del experimento Con el propósito de comprobar la existencia de diferencias significativas entre los distintos tratamientos en la alimentación, se realizo una prueba de hipótesis, para diferencia de medias basado en la distribución t de Student, con un 95% de confianza (α=0,05) y n-2 grados de libertad. Las hipótesis a comprobar se definen como: H0: No existen diferencias significativas entre el peso promedio final de los peces alimentados con dietas: con betaína Biomar (BB); sin betaína (SB) y con betaína elaborada en el laboratorio de IPLA (BIPLA). Representándose:

154

H1: No existen diferencias significativas entre el peso promedio final de los peces alimentados con dietas: con betaína Biomar (BB); sin betaína (SB) y con betaína elaborada en el laboratorio de IPLA (BIPLA).

155

En las otras comparaciones de los grupos alimentados con betaína elaborada en los laboratorios de IPLA y alimentados sin betaína, no se observan diferencias significativas, asumiéndose la no existencia de diferencias entre las varianzas debido al efecto de la dieta suministrada. En razón de ello para verificar la diferencia de la medias de los pesos se aplica un estadígrafo t de Student para muestras de igual varianza. Tabla 3. Resumen de resultados prueba de hipótesis verificación de diferencias Significativas entre las medias debido al efecto de las dietas.

Estadígrafo

156

tratamiento con las dietas en experimentación, en todos los grupos se observa que el índice de actividad Na+/K+ATPasa branquial, están por debajo de los 8 U/mg, con un promedio de 4,04 U/mg (ds = 1,39), cayendo dentro de la categoría de peces parr, solo un pez registro un valor de 8,06 U/mg y correspondió a los estanques alimentados sin betaína, apareciendo como un punto atípico considerándose como poco representativo. Segundo muestreo, las muestras se tomaron a los 54 días de iniciado el tratamiento con las dietas, los peces de los estanque tratados con alimento con betáina Biomar y los peces alimentados sin betaína no superan un índice de actividad alimentados con betaina muestreados no superan los 7,5 U/mg Na+/K+ATPasa branquial. En los peces alimentados con alimento que contiene la betaína desarrolla IPLA, se observa que tres de ocho peces, están por sobre el índice de 7,5 U/mg, lo cual concuerda con la ganancia de peso por los peces alimentados con esta dieta. Tercer muestreo realizado a los 68 días de iniciado el ensayo. Se observa un avance en el desarrollo de las capacidades de osmorregulación con los peces alimentados con Betaina Biomar, 1/8 peces supera la barrera de 10 U/mg ATPasa, mientras que 5/8 están por sobre los 7,5 U/mg. En el caso de los peces alimentados sin betaína, se observan 2/8 peces con índice sobre 10 U/mg, con capacidad osmorregulatoria desarrollada y 5/8 con índices entre los 7,5 y 10 U/mg. No obstante, el muestreo se realizo en peces que están ligeramente sobre el valor promedio. Para los peces alimentados con betaína IPLA, con el uestreo realizado no se observan peces que hayan desarrollado capacidad osmorregulatoria, 5/8 peces se encuentran con su índice entre los 7,5 y 10 U/mg. Sin embargo, la muestra extraída tiene 3 peces que están por debajo del peso promedio, situación que distorsiona la tendencia que se venía observando en el muestreo anterior, en donde el grupo alimentado con betaína IPLA había alcanzado mejores índices, por esta razón para realizar una análisis comparativo la información se filtra con peces en la misma condición de peso, en donde se mantiene un mejor resultado con la alimentación betaína desarrollada por IPLA. Basado en las mediciones realizadas por Europharma Chile S.A., en la Figura 4, se relacionan el peso y el índice de Na+/K+ATPasa, aduciéndose que ante un incremento en el peso, el índice de ATPasa se incrementa siguiendo una función exponencial. El resultado de esta relación se da para las tres dietas suministradas. En las funciones y líneas de tendencia haciendo una inferencia hasta los 150 gramos, se deduce que la dieta suministrada con betaína IPLA, presenta la mejor tendencia de aumento del índice de ATPasa con el incremento de peso. Debajo de esta se encuentra la línea de tendencia para los peces alimentados con Betaina Biomar y levemente más abajo los peces alimentados sin betaína.

157

Figura 4. Relación entre el índice de ATP (U/mg) y el peso en gramos de los peces, sometidos a dietas con betaína (BIOMAR e IPLA) y sin betaína. Con el propósito de verificar si existen diferencias significativas entre los índices de ATPasa alcanzados pór las tres dietas en experimentación se aplico una prueba de hipótesis de diferencia de media de los índices obtenidos en los tres muestreos. Para tal efecto primero se realizo una prueba F de Snedecor para un 95% de confianza, con n-1 y m-1 gados de libertad, en donde n y m son los tamaños de las respectivas

158

muestras en análisis. Las hipótesis a comprobar se definen como: H0: No existen diferencias significativas en la varianza de los índices ATPasa (U/mg), debido al efecto de las dietas con y sin betaína suministradas a los peces en experimentación.

S2ATPBB = S2

ATPSB = S2ATPBIPLA

H1: Si existen diferencias significativas en la varianza de los índices ATPasa (U/mg), debido al efecto de las dietas con y sin betaína suministradas a los peces en experimentación.

S2ATPBB ` S2

ATPSB ` S2ATPBIPLA

En la tabla 5 se presentan los resultados de la prueba de hipótesis para señalar la existencia de diferencias entre las varianzas, debido al efecto de las dieta en el índice de ATPasa (U/mg). Tabla5. Resultados prueba de hipótesis verificación de diferencias significativas entre las varianzas debido al efecto de las dietas en el índice de ATPasa.

Estadígrafo S2ATPBB /

S2ATPSB

S2ATPBB /

S2ATPBIPLA

S2ATPSB /

S2ATPBIPLA

Valor de F calculado 1,775 1,289 1,377 Valor de F crítico 5,050 5,050 5,050 Aceptación o rechazo H0 Aceptación Aceptación Aceptación

Al no existir diferencias significativas entre las varianzas de los grupos de peces tratados con las dietas, entonces para verificar una diferencia de los valores medios de ATPasa entre ellos se aplica una prueba de hipótesis para diferencia de medias para una distribución t de Student, para muestras con igual varianza, para un 95% de nivel de confianza. Los resultados de la prueba se indican en la Tabla 6. Tabla6. Resumen de resultados prueba de hipótesis verificación de diferencias Significativas entre las medias del índice de ATPasa, debido al efecto de las dietas.

Estadígrafo

159

En todos los casos analizados, no se observan diferencias significativas entre las medias debido al efecto de las dietas suministradas.

160

ANEXO 10. Diseño conceptual planta betaina.

Proyecto Fondef DO5I1065 DISEÑO CONCEPTUAL

PLANTA PRODUCCION BETAINA A PARTIR DE MELAZA

161

INDICE CAPITULO I………………………………………………………… 1 INTRODUCCION…………………………………………………… 1 CAPITULO II………………………………………………………... 3

1.1. Metodología general de diseño…………………….. 3 1.2. Volumen a producir ………………………………….. 3 1.3. Tecnología……………………………………………… 4 2. Descripción del proceso…………………………….. 5 2.1. Extracción de betaina………………………………… 5 2.2. Recuperación melaza…………………………………. 5 2.3. Secado por aspersión………………………………… 6 3. Diagrama de flujos…………………………………….. 6 4. Balance de masa………………………………………. 7 4.1. Datos básicos………………………………………….. 7 4.1.1. Parámetros elegidos…………………………………… 7 4.1.2. Composición de la melaza…………………………… 7 4.2. Metodología de cálculo……………………………… 9 4.2.1. Activación……………………………………………… 10 4.2.2. Lavado…………………………………………………… 11 4.2.3. Absorción………………………………………………. 12 4.2.4. Lavado 2………………………………………………… 14 4.2.5. Lavado 3………………………………………………… 15 4.2.6. Elución………………………………………………….. 16 4.2.7. Lavado 4………………………………………………… 18

CAPITULO III……………………………………………………….. 19 ESTIMACION DE COSTOS Y RESULTADO…………………… 19 1 Descripción y calculo inversión inicial…………… 19 1.1. Inicio del proyecto……………………………………. 19 1.1.1. Compra del terreno …………………………………… 19 1.2. Obras civiles……………………………………………. 20 1.2.1. Movimiento de tierra………………………………….. 20 1.2.2. Estructura de la planta……………………………….. 20 1.2.3. Construcción bodega almacenamiento…………….. 20 1.2.4. Construcción oficinas………………………………… 20 1.2.5. Costos obras civiles………………………………….. 21 1.3. Costos equipos principales…………………………. 22 1.3.1. Costos bombas y cañerías…………………………… 22 1.3.2. Costos de estanques…………………………………. 22 1.3.3. De equipamiento………………………………………. 24 1.3.4. De carácter general…………………………………… 24 1.4. Inversión estimada……………………………………. 25 2. Precio de la betaina…………………………………… 26 2.1. Elementos de costos fijos……………………………. 26 2.1.1. Personal…………………………………………………. 26 2.1.2. Mantenimiento de planta……………………………... 26 2.1.3. Seguros y otros………………………………………… 26 2.2. Elementos de costos variables…………… 27 2.2.1. Melaza……………………………………………………. 27 2.2.2. Productos químicos…………………………………… 27 2.2.3. Consumo eléctrico…………………………………….. 28 2.2.4. Consumo caldera……………………………………… 28 2.3. estimación costo unitario de betaina……………… 28

162

Capítulo Introducción 1. Introducción y parámetros generales de diseño Las industrias de la salmonicultura y camaronicultura son actividades que se desarrollan en medios acuáticos que varían su salinidad dependiendo de la época del año o de su etapa de desarrollo. Esto se relaciona directamente con sus resultados productivos, debido a problemas de desadaptación y mortalidad generada a partir de la capacidad limitada de estas especies de generar un rápido equilibrio osmótico. La betaina es un producto con propiedades osmoreguladoras que al ser adicionada en el alimento de salmones y camarones, permite una rápida adaptación a medios con altos contenidos de sales. Hoy en día la betaina es de uso común en la industria acuícola. El objetivo de esta planta es obtener un producto comercial en base a betaina de alta calidad, a precios competitivos y características mejoradas en relación a las necesidades y requerimientos específicos de los consumidores finales, fundamentalmente un producto menos higroscópico que los actuales y a la vez más estable a los procesos de extrusión. La betaina HCL (betaina clorhidrato) es un compuesto activo biológico, derivado de aminoácidos, que se produce a nivel industrial principalmente a partir de melaza originada como subproducto de la industria azucarera que utiliza como materia prima la remolacha. Teniendo en cuenta que Chile es un país productor de remolacha y además forma parte de los mercados demandantes de betaina basados en los cultivos de salmón nacional y de camarones en Centro América y China. Tabla Nº 1 Estadística producción anual remolacha

El objetivo de las empresas que utilizan los alimentos balanceados, corresponde a la obtención de eficiencia en los alimentos ya sea a la forma de tasas de conversión lo más bajas posibles, o a la forma de disminución de mortalidad. El objetivo final es la colocación de la mayor cantidad posible de salmones y camarones en sus propios mercados. La orientación de compra de este mercado está en el cumplimiento de la eficiencia del alimento entregado a sus planteles.

163

Considerando la situación actual de la industria salmonera nacional espera un mercado potencial para la betaína, que llegaría a las 700 toneladas para el año 2015.

Por otra parte el cultivo de camarones ha presentado un crecimiento importante, principalmente en países asiáticos. Se estima que el crecimiento de la producción global de camarones se reduzca como respuesta a la menor demanda y a la baja de precios en función de este antecedente, se estima que en el corto a mediano plazo se reduzca, recuperándose a partir del 2012, como se muestra en la figura siguiente:

Con ello, para el año 2015, se espera una demanda de betaína para el mercado Chino y Americano que llegaría potencialmente a unas 25.600 toneladas.

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

Cocecha Camarón A. central 48 49 55 76 82 95 115 151 185 186 186 186 187 197 216 238 262 288

Cosecah Camarón A. del Sur 168 156 97 110 153 203 206 225 259 262 262 262 264 278 305 336 369 406

Cosecha Camarón China 233 248 394 497 567 1.02 1.14 1.24 1.41 1.66 1.75 1.83 1.93 2.02 2.23 2.45 2.69 2.96

Req. estimado Betaina 3,1 3,2 3,8 4,8 5,6 9,2 10,3 11,3 13,0 14,8 15,4 16,0 16,7 17,5 19,3 21,2 23,3 25,6

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

Demanda estimada de Betaína para Aplicación en Camarones (miles de Toneladas)

164

Capítulo Diseño planta 1.1. Metodología general del diseño

El objetivo general es la creación de los documentos clásicos de ingeniería conceptual, adaptado al caso de una planta de producción de Betaina a partir de la información recopilada como resultado de las experiencias y análisis realizados a nivel piloto durante la ejecución de este proyecto, en base a esta información se obtiene un diagrama de unidades de un proceso entero con el equipamiento básico. Este diagrama es la base para dibujar los flujos principales de la planta. La construcción de este diagrama se puede considerar una síntesis de los diferentes procesos que involucra la planta.

1.2. Volumen a producir

Teniendo claro que los principales mercados objetivos para la betaina son las industrias de la salmonicultura y camaronicultura a través de las plantas elaboradoras de alimento balanceados, donde las proyecciones de la demanda de Betaina para el año 2015 alcanzan las 700 toneladas en la industria del Salmon en Chile y por sobre las 25 mil toneladas en la industria camaronera en Asia y América del Sur.

Sin embargo es necesario remitirse fundamentalmente a la disponibilidad de materia prima, como base remolacha, de la cual los volúmenes producidos en Chile han disminuido desde los 3 millones de toneladas alcanzados en la temporada 2001 - 2002 a 1 millón de toneladas en la temporada 2008 - 2009, debido principalmente a la caída en los precios internacionales del azúcar.

Teniendo en cuenta que la melaza equivale al 4% del peso de la remolacha, estimamos que la producción de melaza no será superior a las 40 mil toneladas de las cuales el proyecto contemplara procesar el 50% de la oferta.

De acuerdo a esta base se proyectara una planta para una producción anual de 600 toneladas de Betaina

165

1.3. Tecnología

La betaina es un compuesto biológico, derivado del aminoácido glicina, que se produce a nivel industrial principalmente a partir de melaza originada como subproducto de la industria azucarera, que utiliza como materia prima la remolacha. La obtención de betaina a partir de melaza de remolacha por medio de cromatografía de intercambio iónico ha sido extensamente descrita en distintas publicaciones y patentes. El estado de arte previo consiste, generalmente, en hacer pasar la melaza a través de un intercambiador catiónico fuerte, luego lavar el intercambiador liberado por medio de elusión con solvente de arrastre y finalmente retirar la betaina fijada al soporte de resina eluyendo con un solvente de arrastre de amonio diluido. Si la melaza es sometida de manera previa a un proceso de desugarización (proceso de Steffen) la concentración de la betaina aumenta en el resto de la melaza. Existen dos formas de recuperar la betaina del concentrado de melaza. La forma más estudiada consiste en la recuperación de betaina a la forma cristalizada como betaina clorhidrato, aprovechando la baja solubilidad de esta sal en agua (patente británica Nº 715.774; patente US Nº2.519573). Otra forma de obtención de betaina consiste en la extracción con solventes orgánicos (patente alemana Nº 2.300.492). La tecnología de separación de compuestos químicos por medio de cromatografía para fines analíticos es bastante conocida. La técnica de separación cromatográfica denominada cromatografía de exclusión o intercambio iónico consiste en la separación de moléculas de un compuesto químico específico mediante su carga formal, utilizando una resina de soporte que actúa como fijador del compuesto químico. Mientras mayor sea la carga formal del compuesto químico, mayor es el grado de fijación en la matriz de resina. Para compuestos orgánicos cationicos, como es el caso de la betaina, su grupo amino contribuye a la carga formal en función al pKa de la betaina y el medio químico de solución, particularmente el pH. En general, el proceso cromatográfico de intercambio iónico consiste en una matriz orgánica de partículas esféricas substituidas con grupos iónicos cargados negativamente (cromatografía catiónica, que es el caso de la betaina) o positivamente (cromatografía aniónica). Esta matriz es usualmente porosa para dar una mayor superficie de contacto y es vertida en una columna tubular formando una estructura altamente empaquetada. Esta estructura es equilibrada con una solución buffer que llena los poros de la matriz y los espacios entre las partículas y cuyo pH garantiza una carga formal del compuesto a separar (en este caso betaina) que sea capaz de ser retenida en la columna preparada. La betaina recuperada de la melaza es eluída y luego la fracción líquida de la elusión será encapsulada mediante el método de sacado por aspersión en donde se utilizará el método en el cual la betaina en su estado líquido no será recuperada a su forma cristalina, sino que se suspenderá en su forma iónica en una solución junto con la

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matriz inerte que servirá para su posterior protección. Las ventajas por la cual se ha seleccionado este método consisten en la versatilidad del equipamiento que permite una amplia viscosidad de soluciones de trabajo (hasta 300mPA.s.), en los bajos costos operativos comparativos en relación a los métodos anteriores y la perfecta secuenciación de procesos al integrar recubrimiento y secado al mismo tiempo, en comparación al sistema industrial actual que sólo considera secado. Como resultado de esta técnica aplicada, se logrará un producto inexistente en el mercado, que conferirá importantes propiedades de estabilidad al medio de trabajo de betaina, denominado de manera genérica betaina high-flow.

2. Descripción del proceso El proceso en la planta tiene tres grandes faces, la extracción de la betaina desde la melaza, la recuperación de la melaza y la encapsulación de la betaina extraida

2.1. Extracción de Betaina desde melaza por medio de columnas cromatograficas de intercambio iónico

Como se explico anteriormente el proceso cromatográfico de intercambio iónico consiste en una matriz de resina como soporte de inmovilización estacionaria, Dowex Monosphere 88 Na+ pH 8,4 de 400-720 micrones, con una capacidad teórica de 1,8 meq/mL, alojadas en 6 columnas con capacidad de 11m3 de resina cada una, Este proceso es amplio y se divide en etapas sucesivas que trabajan de manera continua y se desglosan en:

• Activación, esta fase de regeneración de la resina se realiza haciendo pasar a través de la columna una solución de agua + HCL a una temperatura de 50 ºC.

• La absorción de la betaina se realiza haciendo pasar a través de las columnas melaza diluida en a una temperatura de 50 ºC.

• La elución se logra pasando por las columnas un inhibidor que tiene preferencia por el sitio activo del analito hidróxido de sodio (NaOH:EtOH 1:1 1N), en esta etapa el flujo aumenta permitiendo la precipitación del analito en el recipiente de recolección

• Luego de cada etapa de activación, absorción o elución se realiza un lavado de la resina haciendo pasar un flujo de agua a 50 ºC a través de la columna

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2.2. Recuperación Melaza Esta etapa corresponde a la extracción de agua desde la melaza luego del proceso de absorción, y esto se logra pasando esta columna por un evaporador hasta recuperar la concentración inicial de la melaza

2.3. Secado por aspersión y encapsulado Betaina

Este proceso permite en un solo paso incorporar el recubrimiento en base a gelatina a la betaina y además eliminar el agua de la solución eluida desde la resina, esto por medio de un sistema de secado por aspersión

3. Diagramas de flujos

Los diagramas mostraran de manera exacta los flujos principales que existen entre los equipos, cuya descripción se hizo en el párrafo anterior. Los diagramas se exponen también en anexo y sirven de base para calcular los balances de masa de la planta

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Diagrama Nº 1.- Diagrama planta Betaina

4. Balances de masa del proceso 4.1. Datos básicos 4.1.1. Parámetros elegidos

Para evaluar los insumos y productos de la planta, es necesario mencionar las

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especificaciones que se estiman razonables para el proceso. Los puntos siguientes permiten explicar cuales fueron los datos que se fijan:

• El rendimiento de conversión de melaza a betaina con base resina de intercambio iónico se fija en

2% valor que se mantiene de acuerdo a los resultados en planta piloto. • Se calcula el conjunto del flujo de manera de obtener 600 toneladas por año de betaina • Para el calculo de flujos se considera que la planta opera en forma continua durante 10 meses al año • Se considera la recuperación de la melaza procesada para su posterior comercialización

• El proceso contempla la recirculación de HCL y la reutilización del flujo de agua consumido en el

proceso con un 70% de eficiencia 4.1.2. Composición de la Melaza

En la composición de las melazas hay que considerar fundamentalmente tres componentes diferentes: azúcares totales, materia orgánica que no son azúcares y materia mineral. Los valores expresados corresponden a valores medios, ya que se puede presentar una cierta variabilidad en la composición en función del clima, terreno, variedad de la planta, estado de madurez de ésta y eficiencia del proceso de extracción del azúcar.

Valores medios del análisis de la melaza.

AZUCARES Los azúcares contenidos en la melaza normalmente tienen como mínimo un 48%.

Contenido en azúcares de la melaza de remolacha.

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MATERIA ORGÁNICA NO AZUCARADA

La fracción de materia orgánica no azucarada está constituida principalmente por compuestos nitrogenados. El mayor componente nitrogenado de la melaza de remolacha es la Betaina, seguida del ácido glutámico y sus precursores, los cuales pueden sumar aproximadamente tres cuartas partes del total de compuestos nitrogenados. Existen además otras pequeñas cantidades de amidas y aminoácidos, que pueden reaccionar con la glucosa y formar, con altas temperaturas, unos productos de color oscuro llamados productos Maillard.

Compuestos orgánicos nitrogenados. Dentro de la materia orgánica no azucarada se incluyen los compuestos orgánicos no nitrogenados, dentro de los cuales se engloban entre otros los ácidos grasos volátiles, polisacáridos, etc.

Compuestos orgánicos no nitrogenados.

Materia orgánica no azucarada.

Hay también pequeñas cantidades de vitaminas presentes en las melazas, las cuales no tienen un gran significado. Los valores medios de contenido en vitaminas se muestran en el cua

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Valores medios de vitaminas (mg/Kg).

MATERIA MINERAL

Las cenizas o contenido en materia mineral de las melazas de remolacha, determinadas por los métodos convencionales, aparecen indicados en los cuadros.

Macroelementos de melazas.(valores medios)(%).

4.2. Metodología del cálculo de los flujos másicos Uno de los aspectos más relevantes es el cálculo de los insumos y flujos que constituyen la planta diseñada, a partir de los cuales se puede evaluar gran parte de los costos variables. Esto permite también dimensionar los equipos principales y evaluar las bombas a usar. El resultado del estudio de los flujos másicos muestra que la condición optima de diseño de la planta permite mantener un proceso continuo en toda la operación, trabajando con dos líneas paralelas en la etapa de extracción de betaina. Los flujos en cada etapa serán analizados en base a una sola línea de proceso y finalmente se sumaras los consumos para los cálculos del equipamiento Todos las etapas en el proceso de producción de betaina recubierta serán controlados

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en forma automática por medio de sistemas de control capaces de manejar y censar cada uno de los equipos y componentes que integran la planta

4.2.1. Activación

El agua es bombeada desde el estanque de acumulación, depurada y conducida al intercambiador de calor que alimentado por un flujo de vapor continuo proveniente de la caldera generadora de vapor, permite elevar la temperatura del agua a los 50 ºC y llevarla hasta el reactor de mescla de activación. Además es bombeado HCL desde los estanques de almacenamiento y transportado hasta el reactor de activación para su mescla con agua produciendo una solución acida mantenida a 50 ºC

Esta solución es bombeada a la primera columna de intercambio iónico con un flujo de 180 LPM por un periodo de 12 minutos, luego de pasar por la columna entra en un ciclo de recirculación continua de esta solución regresando el 95% de esta solución al reactor de activación y bombeada esta vez a la segunda columna de intercambio ionico durante 12 munutos y posteriormente a la tercera columna por el mismo tiempo hasta completar el paso por las 6 columnas, para asì entrar en un ciclo permanente entre estas seis columnas. Dada la merma producida en la recirculación se mantiene un suministro de agua y HCL hacia el reactor de 10 LPM y 0,4 LPM respectivamente

La solución eliminada del proceso es bombeada hacia el sistema de tratamiento de aguas, con un caudal de 13 LPM en total

Tabla Nº 2 Tabla Flujo másico Activación

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Diagrama Nº2.- Diagrama flujo Activación

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4.2.2. Lavado 1

Se bombea agua desde el intercambiador de calor de aducción alimentado con vapor de agua permitiendo elevar la temperatura a los 50 ºC y se hace pasar por cada columna con un flujo de 610 LPM durante 10 minutos, el agua de salida es bombeada hacia la planta de tratamiento de aguas, este proceso se repite en cada una de las seis columnas de intercambio ionico generando posteriormente un ciclo continuo de lavado

Diagrama Nº 3.- Diagrama Flujo másico Lavado 1

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Tabla Nº 3 Tabla Flujo másico Lavado 1

4.2.3. Absorción

El proceso de absorción se realiza preparando una mescla de melaza que es bombeada desde los estanques de acopio de la materia prima hasta el reactor de absorción a un flujo de 20 LPM con agua bombeada desde el intercambiador de calor a una temperatura de 50 ºC y 20 LPM , producida una mescla homogénea mantenida a 50 ºC, son bombeados 1892 litros de melaza diluida al 50% hacia la primera columna de intercambio ionico durante 50 minutos con un caudal continuo de 40 LPM, completado este paso se repite en la segunda columna y luego en la tercera para así completar un ciclo que se repite en forma continua.

Tabla Nº 4.- Tabla Flujo másico Absorción

La solución de melaza que sale de la columna es bombeada a los evaporadores alimentados térmicamente por la red de vapor, que permiten comenzar el proceso de recuperación de melaza evaporando 19 litros por minuto de agua, esta agua separada de la melaza en forma de vapor es llevada a una columna de fraccionamiento que permite eliminar impurezas que son bombeadas ( 2 LPM) hacia la planta de tratamiento de aguas, el vapor restante es transportado hacia el equipo condensador de agua convirtiendo el vapor en un flujo de agua de 18 LPM, agua que nuevamente es bombeada al sistema de alimentación de aguas para proceso

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La melaza recuperada es bombeada a una tasa de 20 LPM hacia los estanques de almacenamiento de productos terminados

Diagrama Nº 4.- Diagrama Flujo másico absorción

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4.2.4. Lavado 2

El lavado 2 se realiza en cada columna de intercambio ionico una vez cada 24 horas de de proceso, para lo cual se realiza una mezcla en el reactor de activación con 2440 litros de agua bombeados desde el intercambiador de calor de alimentación de agua en 50 º C y 75,5 litros de HCL bombeados desde los estanques de almacenamiento, el reactor permite la homogenización de la solución y mantener los 50 ºC necesarios para el proceso, esta solución con 2515 litros es bombeada a la primera columna de intercambio ionico a un flujo de 210 LPM durante 12 minutos, este proceso se repite hasta completar la secta columna. La solución de salida de la columna es bombeada a la planta de tratamiento de aguas

Diagrama Nº 5.- Diagrama Flujo másico Lavado 2

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Tabla Nº 5.- Tabla Flujo másico Lavado 2

4.2.5. Lavado 3

Este proceso se realiza en forma posterior a la etapa de absorción y comprende la misma rutina que el Lavado Nº 1


4.2.6. Elución

Este proceso se realiza incorporando en el reactor de elución 10260 litros de agua a 50 ºC bombeados desde el intercambiador de agua de aducción y 415 Kgr. De NAOH en escamas transportado por una correa transportadora desde la bodega de acopio insumos de proceso, el reactor permite mantener los 50 ºC en la mezcla y ser bombeados los 10560 litros de solución a la columna de intercambio ionico durante 20 minutos con un flujo de 530 LPM

Tabla Nº 7.- Tabla Flujo másico Elución

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La solución de arrastre pasada por la columna es bombada hacia un intercambiador de calor que eleva la temperatura de la mezcla a los 60 ºC y llevada a el reactor de elución al cual se le adicionan 13 Kgr. De gelatina y 2 Kgr. De maltodextrina, provenientes de la bodega de acopio de insumos. Homogenizada la mezcla en el reactor y mantenida a 60 ºC, esta es bombeada durante 20 minutos a un flujo de 530 LPM hacia el equipo de secado por aspersión

Tabla Nº 8.- Tabla Flujo másico Elución – obtención betaina

Durante el secado por aspersión se recupera por precipitación la betaina recubierta a un a una tasa de 90 Kgr. De producto por hora, el cual es transportado mediante correa transportadora hacia la bodega de almacenaje

El agua en forma de vapor eliminada es llevada a una columna de fraccionamiento eliminando un flujo de 21 LPM en solución de impurezas que son bombeadas a la planta de tratamiento de aguas, el vapor restante es transportado hasta el condensador para reducirlo a estado liquido con un caudal de 506 LPM

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Diagrama Nº 6.- Diagrama Flujo másico Elucion

4.2.7. Lavado 4

Este proceso se realiza en forma posterior a la etapa de absorción y comprende la misma rutina que el Lavado Nº 1


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Capítulo Estimación de costos y resultados

1. Descripción y cálculo de la inversión inicial

El costo de inversión requerido para la construcción de la planta representa el equivalente de la “planta llave en mano”, considerando todos los costos desde la compra de materiales hasta la puesta en marcha.

La inversión se dividirá en etapas:

• Desarrollo preliminar • Obras civiles • Los costos de equipamiento y costos adicionales.

Todos los costos planteados en este proyecto se expresan en pesos chileno ($) o dólares americanos (US$) según sea el caso, para las equivalencias se tomo como base

- UF = $ 20.930 - US$ 1 = $ 530 1.1. Inicio del proyecto 1.1.1. Compra del terreno

La elección de la ubicación de la planta es un factor relevante en el impacto de los costos del proyecto, dos son los puntos principales a considerar, cercanía con una planta azucarera y disponibilidad de un curso natural de agua.

Siendo entre la séptima y octava región la alternativa de terreno mas probable dada la cercanía con las tres plantas productoras de azúcar existentes en la actualidad

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La superficie necesaria para totas las instalaciones de la planta abarcan 15000 m2, de los cuales 5310 m2 son edificaciones y 2560 en estanques, por lo que se considera la compra de un terreno con una superficie de 2 Has.

1.2. Obras civiles Estas consideran toda la parte de preparación del terreno para poder construir la planta. Se debe entonces remover tierra, compactar la superficie de construcción, hacer las fundaciones y montar la estructura. Como costo adicional, se debe tomar en cuenta la instalación de faenas, cuyo valor se estima en 35.000.000 de pesos.

1.2.1. Movimiento de tierra

Al comprar el terreno, se debe crear a partir del suelo existente una superficie plana donde se construirán todas las partes de la planta. Se debe remover la capa superficial de tierra, cuyo costo depende del volumen extraído. Es razonable considerar una altura de tierra a mover de 1,5m. Para un terreno de 2 ha, tenemos por lo tanto 30.000m3 de tierra a mover, con un costo unitario de $1000/m3. Falta después por compactar la superficie y obtener el terreno listo para trabajar ($300/m3). Se debe construir entonces las fundaciones y vías asfaltadas de la planta. Las fundaciones de hormigón sirven para soportar el pesos de los estanques, deledificio de proceso bodegas y oficinas, con una superficie total de 7870 m2

Además para accesos y ares de servicio se propone construir 4000 m² de asfalto 1.2.2. Estructura de la Planta

La planta considera una superficie construida de 960 m2 con una altura de 12m, la estructura es de acero pintado y techo zincado con una inversión estimada total de $ 209.260.000

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1.2.3. Construcción Bodegas almacenamiento

La planta considera la construcción de una bodega de 3.000 m2 con 8m de altura para almacenamiento de materias primas en base a estructura de acero y techo de zinc con una inversión total de $513.600.000 un y un área de almacenamiento de productos terminados en estructura de acero de 1.020 m2 con un costo total de $145.520.000

1.2.4. Construcción de oficinas

El destino de estas dependencias esta orientado a la recepción de clientes, la administración y el control de la planta, para lo cual se dispone de una superficie total de 300 m2 construidos en albañilería reforzada cumpliendo los estándares necesarios para este tipo de dependencias a un valor de $280.000 Además se considera la construcción de dependencias menores para servicios auxiliares con una superficie de 200 m2 a un valor de $160.000 m2 1.2.5. Costos Obras Civiles

Tabla Nº 10.- Costos de las obras civiles1

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1.3. Costo de los equipos principales

El equipamiento de la planta considera los estanques, los principales equipos de proceso, las bombas, los sistemas de calor y tratamiento de aguas, asi como automatización instalaciones eléctricas y de seguridad.

. 1.3.1 Costo de bombas y cañerías

En este punto se detallan los requerimientos de bombas de caudal, presión y dosificadoras requeridas para la operación de la planta en sus diferentes formatos, además del piping y su aislamiento de acuerdo a los requerimientos en forma aproximada

.

185

Tabla Nº 12.- Precio unitario de cañerías

El precio total de piping se obtiene sumando los productos de los largos de cañería por su costo unitario respectivo.

1.3.2. Costo de estanques

Todos los estanques de la planta que no contienen ácidos son de acero al carbono, con estructura metálica, en el caso de los estanques para ácidos estos son de plástico reforzado en fibra de vidrio (PRF)

Para los estanques que no se obtuvieron valores de mercado se utilizo para el calculo de precio el método Chilton

Donde tenemos: - Ca = costo del equipo A - Cb = costo del equipo B - Xa = capacidad del equipo A - Xb = capacidad del equipo B - n = exponente o factor

En el siguiente cuadro se detallan las características técnicas de cada estanque requerido en la planta y sus respectivos valores

186

Tabla Nº 13 Precio unitario estanques

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1.3.3. De equipamiento

El equipamiento principal comprende todo aquel equipo especifico para cada una de las etapas del proceso dentro de la planta, dentro de los cuales se puede distinguir las columnas de intercambio iónico como equipo central en el proceso de extracción de betaina, el sistema de secado por aspersión en la fase de encapsulado, evaporador en la fase de recuperación de la melaza, entre otros que forman parte del proceso y se detallan

Tabla Nº 14.- Lista principales equipos

1.3.4. De carácter general

Fundamental para el funcionamiento de la planta son los sistemas de control de proceso o automatización que permitirán el control y parametrizaciòn de cada una de las unidades de proceso dentro de la planta, determinando las variables criticas y su interacción con el equipamiento adosado a controles de equipamiento lineales y PID, paro lo cual se destina una inversión de $ 310.000.000.-

Por otra parte se considera un monto de $ 138.000.000 para el sistema de tendido eléctrico para la planta, considerando desde el empalme hasta la instalación eléctrica general de de cada una de las unidades de la planta considerando todos

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aquellos sistemas de seguridad requeridos por norma para la planta como lo requerido por cada uno de los equipos o sistemas, como también la interconexión con las unidades de respaldo de energía.

Finalmente dentro del ítem equipamiento se consideran $ 339.210.000 como el costo derivado del montaje del equipamiento y sistemas dentro de la planta además de todos los equipos menores y como imprevistos se considera un 5 % sobre el total de la inversión en equipamiento

La gestión de la construcción es otro punto a considerar en la planilla de costos, para lo que se prever un gasto ligado al control de la fabricación y montaje de la planta equivalente al 5% del costo base en inversiones. Por otra parte se considera para la etapa de ingeniería básica avanzada y de detalles un equivalente al 5% de la inversión.

Como imprevistos para toda la etapa de ingeniería y montaje se considera el 10 % del costo base y finalmente cuando la planta esta construida y que las obras de montaje se terminaron, existe un periodo de interface antes del funcionamiento lineal de la planta. La puesta en marcha permite calibrar los diversos parámetros, resolver problemas de operación y concretar el correcto funcionamiento de los equipos para lo cual se destinan $156.877.650.-

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1.4. Inversión estimada

Tabla Nº 15.- Planilla de inversión estimada

La inversión total, que comprende el costo de la planta diseñada, sumado los gastos

para preparar la construcción, las obras civiles, los equipos, estanques y costos adicionales, totaliza una inversión estimada de $ 6.431.983.650

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2. Precio de la betaina

Para el calculo del valor unitario de producción de la betaina es necesario cuantificar los costos fijos y variables en la operación de la planta, los primeros son costos invariables que no dependen directamente de la cantidad producida, en tanto los segundos dependen directamente de la cantidad a producir y por lo tanto de los consumos que se hacen en la planta.

2.1. Elementos de costos fijos 2.1.1. Personal necesario

La planta diseñada es un conjunto de alta automatización donde los procesos no requieren mucha intervención humana. El personal de planta sirve en todas las partes de control de producción, de los equipos y de calidad, mientras se emplean también operarios para la recepción y entrega de productos a camiones y labores secundarias. Se de considerar en este ítem que el modelo de producción planteado se hace de manera continua durante el año por lo que debe funcionar 24 horas al dia. Se crea entonces 4 turnos para tomar en cuenta los turnos de fines de semana y reemplazos

2.1.2. Mantenimiento de planta

Se realiza un mantenimiento permanente y preventivo durante todo el año y también un mantenimiento global durante los dos meses de paro de la planta. En efecto, la producción se hace durante 300 días al año, lo que permite utilizar el tiempo remanente para las obras de inspección general y cambio de equipos previstos.

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2.1.3. Seguros y Otros costos

Son un costo obligatorio que corresponden al seguro de la planta y personal. El valor depende de varios parámetros y se estimo en 0,2% de la inversión total. El funcionamiento de una planta siempre genera una multitud de pequeños costos

2.2. Elementos de costos variables

Los costos variables reagrupan todos los costos y consumos que se relacionan directamente con la cantidad de betaina a producir, dentro de estos están la melaza como materia prima, los principales insumos como HCL, NAOH, y gelatina además de otros costos como transporte y energía

2.2.1. Melaza La melaza es el mayor costo variable de la planta y relaciona de manera muy sensible el costo final de la betaina

El precio de la melaza se rige por el comportamiento internacional del azúcar, que en la actualidad alcanza un valor para la melaza de US$140 la tonelada

2.2.2. Productos químicos

De igual manera el costo de los insumos está calculado en base a precios internacionales considerando principalmente los grandes volúmenes de consumo.

2.2.3. Consumo eléctrico

La planta consta de muchos equipos eléctricos que consumen de manera constante electricidad, en esta categoría entran las bombas y los equipos auxiliares como mezcladores, compresores, correas de transporte, iluminación, entre otros. La suma de la potencia de los equipo permite obtener la potencia total instalada en la planta.

Existe también una instalación eléctrica para las oficinas, computadores e iluminación nocturna de la planta.

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De acuerdo a los consumos estimados para la planta esta, entra en la categoría de precios AT3, por necesitar alta tensión y potencia media. Los precios considerados son los vendidos por la empresa SAESA,

2.2.4. Consumos en caldera de vapor

Una gran parte de la energía entregada a los equipos y al proceso se hace con vapor de agua saturado a 4 bar que se crea en una caldera de vapor alimentada con petróleo, que genera un flujo de vapor a 143,6°C y que alimenta los intercambiadores de calor, los reactores, evaporizadores, entre otros equipos, este ítem considera un costo de $ 329.400.000.-

2.3. Estimación del costo unitario de la betaina producido

A partir de los costos fijos y variables, tenemos el conjunto de los gastos hechos durante el año de producción. Con esto se obtiene un costo de producción de betaina de US$ 9,0

Tabla Nº 16 Costo producción de Betaina

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Capítulo Conclusiones

Siendo Chile un país productor de remolacha y además, un importante consumidor de betaina en las regiones sur del país, demandada por la industria productora de salmones, resulta lógico pensar que desarrollar en el país la tecnología para la extracción de betaina a partir de melaza y adecuarla a las necesidades especificas del mercado es viable desde el punto de vista comercial. Solo si se considera que la demanda nacional en los próximos 5 años podría alcanzar las 700 toneladas, además del requerimiento de los mercados consumidores en Centro América, por el cultivo de camarones, entre otros Los resultados de este proyecto demostraron la factibilidad de implementar esta tecnología en nuestro país, habiendo desarrollado una planta piloto donde se logro la extracción de un 2% de betaina a partir de melaza y la encapsulación de esta mejorando sus características desde el punto de vista comercial Sin embargo los resultados obtenidos en este estudio arrojan un costo de producción estimado para la betaina de US$ 5,8 / kgr. valor muy superior a los US$ 2.0 de costo que se estiman permitiría la viabilidad comercial del negocio. En base al análisis de los resultados obtenidos se identifican factores que son relevantes en los elevados costos de producción estimados, el principal de ellos tiene relación con que este negocio no soporta la elevada inversión que requiere como unidad de negocio independiente, además del fuerte impacto de los costos variables sobre el costo de producción.

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Esto lleva a la necesidad de plantear y analizar este negocio como una unidad dependiente de una planta refinadora de azúcar, permitiendo economías de escala en la inversión, proceso y administración, que claramente conducen a mejores resultados, con menores costos fijos, disminución de costos por transporte y un más eficiente consumo de energía. Importante es mencionar que bajo esta modalidad se evita transportar la melaza además de destinar esfuerzos adicionales en la comercialización de esta como subproducto de la planta. Sin embargo es importante considerar que se deben continuar los esfuerzos de investigación que permitan mejorar la eficiencia del proceso en los siguientes aspectos:

• Insumos químicos: Es importante investigar mejores maneras de optimizar el uso de químicos en el proceso, fundamentalmente hidróxido de sodio, que representa el 43% de los costos de producción.

• Consumo energético: De igual manera es importante continuar con los esfuerzos que apunten a disminuir la energía requerida en el proceso, vale decir trabajar en lograr el proceso con menores temperaturas de trabajo, con menor volumen de agua requerida, que se refleja directamente en la energía necesaria para su procesamiento (evaporación, condensación, procesamiento) además de la circulación.

• Betaina: Finalmente el segundo aspecto más relevante en la viabilidad de un proyecto de esta naturaleza es el porcentaje de extracción de betaina capaz de lograr la planta, claramente lograr valores superiores al 2% obtenido tienen un impacto directo en la rentabilidad del negocio.

Al realizar un nuevo análisis de costos, considerando integrar esta planta a una planta productora de azúcar, se obtiene una reducción de la inversión estimada en un 55% alcanzando los $ 2.890.590.080, dado principalmente por la disminución en infraestructura como bodegas de acopio materias primas y productos terminados, oficinas, la eliminación de los estanques de acopio de melaza tanto como materia prima como producto terminado, menores requerimientos de equipamiento considerando las economías de escala por requerimiento de similar equipamiento. Los costos fijos también implican una disminución principalmente en personal administrativo, por su parte en los costos variables se consideran en este análisis mejoras en la eficiencia del uso de insumos y energía que van desde un 20% a un 50% en función del ítem. El resultado de esto, manteniendo un porcentaje de extracción de betaina solo de un 2% arroja un costo de producción de US$ 2,5 / Kgr. sin embargo al mejorar la eficiencia de extracción se obtiene que logrando una eficiencia de extracción de un 4% se alcanzan costos de producción estimados de US$ 1,3

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Tabla Nº 17.- Costo producción de Betaina

Tabla Nº 18.- Costo betaina en relación a % extracción Con esto se puede tomar como conclusión que solo integrando este negocio a una planta productora de azúcar y optimizando la técnica de la actual tecnología desarrollada puede llegar a ser una alternativa comercial.

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