DISEÑO DE PLANTAS
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1 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
I. ESTUDIO DE MATERIA PRIMA
1. REFERENCIA DE LA MATERIA PRIMA
1.1. MARACUYA(Passifloraedulis)
1.1.1. Origen Y Taxonomía
ORIGEN
Se considera que el centro de origen es Brasil, específicamente la
región del Amazonas. Este país es considerado el origen de unas 150-
200 especies de las 465 existentes de Passiflora.
CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA
Nombre común: maracuyá amarillo
Orden Passiflorales
Familia Passifloraceae
Género Pasiflora
Especie Passifloraedulis forma flavicarpa
1.1.2. USOS
El maracuyá se cultiva para aprovechar el jugo del fruto, el cual puede
ser consumido directamente en refrescos, o ser industrializado para
la elaboración de cremas alimenticias, helados, licores, dulces,
néctares, jaleas, refrescos y concentrados.
La cáscara es utilizada en Brasil para preparar raciones alimenticias de
ganado bovino, pues es rica en aminoácidos, proteínas, carbohidratos y
pectina. Este último elemento hace que se emplee en la industria de la
confitería para darle consistencia a jaleas y gelatinas.
2 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
1.1.3. COMPOSICIÓN QUIMICA
El fruto es perecible, pocos días después de su cosecha se deshidrata,
pierde peso y calidad comercial como fruto.
El jugo representa el 25.7% del fruto, tiene color amarillo por la
presencia de carotinoides.
La composición del jugo es de bajo contenido proteínico y relativamente
alto en vitamina A y acido ascórbico.
El análisis químico del jugo es el siguiente:
Cuadro Nº 01. El análisis químico del jugo
1.2. MEMBRILLOCydonia oblonga
1.2.1. TAXONOMÍA
REINO: Plantae
SUBREINO: Tracheobionta
DIVISIÓN: Magnoliophyta
CLASE: Magnoliopsida
SUBCLASE: Rosidae
ORDEN: Rosales
FAMILIA: Rosaceae
SUBFAMILIA: Maloideae
GÉNERO: Cydonia
ESPECIE: C. oblonga
componentes 100ml de jugo
Caloría 53,0 cal
proteínas 0,67 g
Grasa 0,05g
Carbohidrato 13,72g
Fibra 0,17g
Ceniza 0,49 g
Calcio 3,8mg
Fosforo 24,60mg
Hierro 0,36mg
Vitamina A 2410,0mg
Niacina 2,24 mg
Vitamina C (ac. Ascórbico) 20 mg
3 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
1.2.2. USOS
El consumo en fresco del fruto no es común debido a su sabor áspero y
la dureza de su pulpa. Los usos del membrillo se restringen a la
elaboración de conservas (membrilladas), mermeladas, jaleas, dulces,
licores de mesa o para agregar sabor a manzanas y peras cuando se
cocinan. Las demandas de la fruta son estrictamente limitadas y por
consiguiente, se alcanza rápidamente un abaratamiento del mercado.
El membrillo también se emplea en medicina debido a sus propiedades
astringentes, tónicas y estomáticas.………………………………………………………………
Cuadro Nº 02. Composición química de jugo de membrillo
componente 100g demembrillo
Calorías 57
Hidratos de carbono 15.3
Proteínas 0.4
Potasio 197
Calcio 11
Hierro 0.7
Fosforo 17
Vitamina A 40
Niacina 0.2
1.3. OFERTA DE MATERIA PRIMA
1.3.1. PRODUCCIÓN HISTÓRICA
El análisis se dará en base a los tres productos que se plantea en el
trabajo.: La maracuyá membrillo y pepino, los cuales tienen las zonas de
producción.
De acuerdo al análisis realizado, se tiene la producción histórica de
maracuyá, membrillo y pepino dulce.
4 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
CUADRO Nº 3.0 Producción histórica de maracuyá, membrillo y pepino
Fuente: oficina de información agraria-Ayacucho 2011
1.3.2. PRODUCCIÓN PROYECTADA
Para la proyección de las materas primas se utilizó el método lineal,
exponencial y polinómica
Método lineal:
Método exponencial:
Método polinómica:
Cuadro Nº 4: constantes de las ecuaciones para la proyección de maracuyá
MARACUYA
ECUACIÓN A B C R2 R
Lineal 37,62 -0,701 0,1 0,32
Exponencial 35,62 -0,01 0,07 0,26
Polinómica 0,116 -2,219 40,66 0,139 0,37
PERIODO HISTORICO
Años Periodos Maracuyá
(TM)
Membrillo
(TM)
Pepino dulce
(TM)
1997 0 25 46 117
1998 1 47 42 198
1999 2 47 44 157
2000 3 51 42 215
2001 4 28 53 238
2002 5 26 62 75
2003 6 26 53 43
2004 7 24 45 44
2005 8 27 48 33
2006 9 31 56 25
2007 10 33 48 20
2008 11 36 58 20
2009 12 37 39 13
2010 13 25 25 19
5 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Cuadro Nº 5: constantes de las ecuaciones para la proyección del membrillo
MEMBRILLO
ECUACIÓN A B C R2 R
Lineal 49,68 -0,38 0,029 0,17
Exponencial 50,36 -0,01 0,061 0,25
Polinómica -0,401 4,843 39,23 0,452 0,67
Cuadro Nº 6: constantes de las ecuaciones para la proyección del pepino
dulce
PEPINO DULCE
ECUACIÓN A B C R2 R
LINEAL 188,3 -15,59 0,635 0,8
EXPONENCIAL 236,4 -0,22 0,844 0,92
POLINOMICA 0,248 -18,83 194,7 0,637 0,8
Cuadro Nº 7:Proyección de maracuyá
MARACUYA
años periodos met. Lineal met.exponencial met. Polinómica
2011 14 27,81 30,96 32,33
2012 15 27,11 30,66 33,48
2013 16 26,40 30,35 34,85
2014 17 25,70 30,05 36,46
2015 18 25,00 29,75 38,30
2016 19 24,30 29,45 40,38
2017 20 23,60 29,16 42,68
2018 21 22,90 28,87 45,22
Cuadro Nº 8: Proyección del membrillo
MEMBRILLO
años periodos met. Lineal met. exponencial met. Polinómica
2011 14 44,36 43,78 28,44
2012 15 43,98 43,34 21,65
2013 16 43,60 42,91 14,06
2014 17 43,22 42,48 5,67
2015 18 42,84 42,06 -3,52
2016 19 42,46 41,64 -13,51
2017 20 42,08 41,23 -24,31
2018 21 41,70 40,82 -35,91
6 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Cuadro Nº 9: Proyección de pepino
PEPINO
años periodos met. Lineal met.exponencial met. Polinómica
2011 14 -29,96 10,84 -20,31
2012 15 -45,55 8,70 -31,95
2013 16 -61,14 6,98 -43,09
2014 17 -76,73 5,60 -53,74
2015 18 -92,32 4,50 -63,89
2016 19 -107,91 3,61 -73,54
2017 20 -123,50 2,89 -82,70
2018 21 -139,09 2,32 -91,36
1.3.3. Análisis de producción por provincias y distrito
Cuadro Nº 10: producción de maracuyá por provincia y distrito de ayacucho
MARACUYA (TM)
AÑO
HUANTA LA MAR
SIVIA
SAN
MIGUIEL
SAN
FRANCISCO
1997 10 6 9
1998 12 12 23
1999 12 12 23
2000 15 12 24
2001 5 10 4
2002 5 9 4
2003 5 8 4
2004 5 8 5
2005 6 9 5
2006 6 11 6
2007 6 11 6
2008 6 12 6
7 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Cuadro Nº 11: producción de membrillo por provincia y distrito de Ayacucho
MEMBRILLO (TM)
AÑO
HUAMANGA CANGALLO PARINACOCHAS
PAUCAR
SARASARA
OCROS PACAYCASA QUINUA CANGALLO
CORA
CORA PACAPAUSA PULLO PAUSA LAMPA
1997 13 14 6
1998 15 12 7
1999 14 14 6 4
2000 15 11 6 4
2001 14 10 5 5 5 5 5
2002 12 11 4 5 6 6 6 6 6
2003 12 9 4 4 4 6 6 4 4
2004 10 8 4 5 4 5 5 4 4
2005 11 9 4 4 5 5 5 5
2006 12 10 5 6 6 5 6 6
2007 12 6 5 5 6 6 4 4
2008 12 11 5 6 6 7 6 5
1.4. ANALISIS DE DEMANDA
1.4.1. Identificación De Centros De Consumo
Las frutas producidas en las provincias de Huamanga, la Mar y Huanta del
departamento de Ayacucho, se canalizan a diferentes mercados, siendo la ciudad
de Ayacucho centro de consumo.
De acuerdo a los reportes proporcionado por la Oficina de Información del
Ministerio de Agricultura e información obtenida mediante entrevista directas a
comerciantes de frutas en nuestra localidad, casi en totalidad se destinan al
consumo en estado fresco, cabe resaltar que en la cuidad de Ayacucho no existen
empresas dedicadas a la industrialización; pero si en consumos como refrescos
que tiene mucha acogida y demanda.
1.4.2. Estadística De La Oferta Y Demanda
No se tiene registrado por ninguna entidad los datos históricos de la demanda de
consumo de maracuyá y membrillo en la cuidad de Ayacucho. Para lograr
determinar la demanda actual, se opta la alternativa de realizar encuestas
directas a comerciantes y publico en general que serán los consumidores
potenciales del producto.
8 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
1.4.3. Análisis De Encuesta De Consumo De Maracuyá Y Membrillo
Se realizaron a 42 encuestas sobre el consumo de maracuyá y membrillo, a partir
de ello, se trabajo estadísticamente, estableciendo rangos de consumo.
CUADRO Nº 12. Frecuencias Para Maracuyá
rango fi Xi Fi*Xi
(-1-1) 6 0 0
(1-3) 7 2 14
(3-5) 5 4 20
(5-7) 11 6 66
(7-9) 13 8 104
(9-11) 0 10 0
total 42
204
Donde:
Rango : numero de maracuyá
Fi : numero de personas
Xi : promedio
Remplazando en la formula, se tiene:
Llevando a kilo, se multiplica por el peso promedio que es 0.15kg.
Consumo per cápita mensual de maracuyá: 0.73Kg /persona*mes
Consumo per cápita anual de maracuyá: 8.75Kg/persona*año
CUADRO Nº 13. Frecuencias Para membrillo
rango fi Xi Fi*Xi
(-1-1) 4 0 0
(1-3) 15 2 30
(3-5) 14 4 56
(5-7) 4 6 24
(7-9) 5 8 40
(9-11) 0 10 0
total 42
150
9 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Remplazando en la formula, se tiene:
Llevando a kilo, se multiplica por el peso promedio que es 0.23kg.
Consumo per cápita mensual de membrillo: 0.82Kg /persona*mes
Consumo per cápita anual de membrillo: 9.84Kg/persona*año
1.4.4. DEMANDA PROYECTADA
Para tal fin se recopila información poblacional de los distritos objetivos.
Cuadro Nº 14. Población
DISTRITO POBLACIÓN
Ayacucho 100935
San Juan Bautista 38457
Carmen Alto 16080
Jesús nazareno 15248
Total 170720
Fuente: INEI- resultado del censo de población y vivienda CPV-2007
La demanda proyectada de maracuyá y membrillo resulta de multiplicar el consumo
per cápita con la respectiva población proyectada.
CUADRO Nº 15Demanda proyectada de maracuyá
perio
do
Población
proyectada
(personas)
consumo
percapita
(Kg/ persona *
año)
demanda
maracuyá
kg/año
demanda
maracuyá
TM/año
2007 0 170720 8.75 1493800 1494
2008 1 173281 8.75 1516207 1516
2009 2 175880 8.75 1538950 1539
2010 3 178518 8.75 1562034 1562
2011 4 181196 8.75 1585465 1585
2012 5 183914 8.75 1609247 1609
2013 6 186673 8.75 1633386 1633
2014 7 189473 8.75 1657886 1658
2015 8 192315 8.75 1682755 1683
10 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
CUADRO Nº 16Demanda proyectada membrillo
periodo
población
proyectada
(personas)
consumo per cápita
(Kg/ persona * año)
demanda membrillo
kg/año
demanda membrillo
TM/año año
2007 0 170720 9.84 1679885 1680
2008 1 173281 9.84 1705083 1705
2009 2 175880 9.84 1730659 1731
2010 3 178518 9.84 1756619 1757
2011 4 181196 9.84 1782968 1783
2012 5 183914 9.84 1809713 1810
2013 6 186673 9.84 1836859 1837
2014 7 189473 9.84 1864412 1864
2015 8 192315 9.84 1892378 1892
Para la proyección de la población se emplea la siguiente relación.
Donde:
Pn : población proyectada para el año n
Po :población de base del 2007 : 170720 habitantes
IC: tasa de crecimiento de la ciudad de huamanga: 1.5 %
n: numero de años (periodos)
11 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
II. ESTUDIO DE MERCADO
2.1 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO
2.1.1 definición del producto:
El presente estudio se orienta a la producción de zumo de maracuyá y membrillo,
para luego ser filtrada y estandarizada con ☺azúcar y agua, un posterior
tratamiento térmico con las finalidad de eliminar microorganismos y enzimas
capaces de hacer fermentar el zumo, tratada con sustancias persevantes, y
envasadas.
El propósito de la producción de “zumo de maracuyá y membrillo” es que el
producto se constituya en otra alternativa de consumo de frutas naturales, además
otorgar beneficios adicionales al consumidor como: maracuyá recomendado por alto
contenido de vitamina A y C; en cuanto a membrillo tiene alto contenido potasio y
vitamina A.
2.1.2 CARACTERISTICAS DE CALIDAD DEL PRODUCTO
El producto será caracteriza según la normalización técnica peruana Nº 203.004
referido a jugos de frutas que deberá ser extraído en buenas condiciones
sanitarias de frutas maduras, frescas, sanas, limpias, cuidadosamente lavadas y
libres de restos de insecticidas, fungicidas u otras sustancias eventualmente
nocivas.
Podrá llevar en suspensión parte de la pulpa del fruto, deberá estar exento de
trozos de cortezas, semillas y fragmentos gruesos y duros. No se permitirá la
adición de sustancias que modifiquen la naturaleza del jugo, salvo lo estrictamente
necesario de azúcar refinado o acido cítrico para ajustar la relación entre sólidos
solubles y acidez titularle y acido ascórbico como antioxidante y vitaminas para su
enriquecimiento. No se permitirá la adición de colorantes artificiales.
12 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
2.1.3 CARACTERISTICAS FISICOQUIMICO DEL PRODUCTO
Las características citadas en seguida derivan de la revista de alimentación,
equipos y tecnología 1992 numero 8.
Cuadro. De rendimiento de zumo de maracuyá y membrillo
Cuadro Nº 17. Peso de materia prima, jugo y rendimiento
frutos Peso de materia prima (g) Peso de jugo (g) rendimiento
maracuyá 288 74 25,7%
membrillo 1.096 344 31,3%
CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS
Cuadro Nº18. Características fisicoquímicas de maracuya
Análisis maracuyá Membrillo
PH 3,6 3,9
SólidossolublesºBrix 14 8
Acidez 3,4% 0,99%
Sólidos solubles/acidez 4,12 8,08
Resistencia a la presión (lb) 17,13 20
Apariencia amarilla amarillo
2.2. ÁREA GEOGRÁFICA
El estudio de mercado esta orientado en su fase inicial a la ciudad de Huamanga a
los cuatro distritos mencionados en el cuadro nº 14.
2.3. ESTUDIO DE LA DEMANDA
Hasta el momento, ninguna de las empresas conocidas dedicadas a la elaboración de
jugos de fruta, ha lanzado al mercado nacional y regional zumo de maracuyá y
membrillo, pues estas empresas ya existentes elaboran jugos con usos de
saborizantes y colorantes, si bien es cierto que algunos las enriquecen con
minerales y vitaminas, ninguna de estas utiliza frutas naturales para su
enriquecimiento, hecho que advierte la existencia de datos históricos de la
demanda, información que necesariamente ha de ser recabada de fuentes
primarias, mediante la aplicación de encuestas, según el formato que se muestra.
13 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
2.3.1. IDETIFICACION DE LOS CONSUMIDORES POTENCIALES
Previa la realización de encuestas, se determina el tamaño de muestra, estará en
función a la población actual perteneciente a la ciudad de huamanga.
Determinación de tamaño de muestra se izo por la siguiente fórmula:
Donde:
N: numero de encuestas a realizar
Z: grado de confianza de 95% nos da un valor de Z=1.96
P: es el porcentaje de acierto. La proporción de la población que tiene la
característica de interés que nos incumbe cuantificar, se asume 80% de la
población tiene la característica de interés que medimos.
q: es el porcentaje de desacierto, en este caso es 20%
Los P Y q; se determinaron mediante una encuesta piloto
E: es el máximo error permisible que representa el porcentaje de error al 95% de
confianza, por ende E = 0.05.
2.4. DEMANDA ACTUAL
El objetivo es cuantificar la demanda actual y las tendencias de consumo en el
futuro de “citrus punch de maracuyá y membrillo enriquecido con hierro y vitamina
A y C”, para determinar la demanda actual se procede a analizar los resultados de
encuesta aplicadas.
A. ¿estaríaUd. dispuesto a consumir una bebida a base de maracuyá y
membrillo?
En el siguiente cuadro se aprecia el porcentaje de aceptabilidad del producto en la
ciudad de huamanga.
Cuadro Nº19. Resultado de la pregunta A
ciudad Si no total %si %no
Ciudad de huamanga 236 10 246 95.93 4.07
Total 236 10 246 95.93 4.07
14 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Los resultados muestran un 95.93% de aceptabilidad en el publico objetivo y un
4.07% no desean adquirir el producto.
B. ¿bajo quépresentación le gustaría consumir?
En el cuadro nos muestra las personas dispuestas a adquirir “zumo de maracuyá y
membrillo”, tendrían un consumo semanal en las presentaciones de:
Cuadro Nº 20. Resultado de la pregunta B
ciudad 250 ml 500ml total %250 ml % 500ml
huamanga 30 206 236 12.71 87.28
total 30 206 236 12.71 87.28
Resultado del cuadro no muestra que un 87.28% prefieren una presentación de
500ml y 12.71% e presentación de 250ml.
C. ¿Qué cantidad consumiría Ud. A la semana?
Cuadro Nº21. Resultado de la pregunta C.
rango (litros) fi Xi fi*Xi
(0-2) 115 1 115
(2-4) 46 3 138
(4-6) 40 5 200
(6-8) 20 7 140
(8-10) 12 9 108
(10-12) 3 11 33
total 236
734
Donde:
R: numero de litros
Fi: número de personas
Xi: promedio de rango
Remplazando:
15 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Consumo per cápita mensual de zumo de maracuyá y membrillo: 3.11 L
/persona*mes
Consumo percapita anual en TM; 0.03817 TM/año; con una densidad de
zumo 1.023 g/mL
2.4.1. PROYECCIÓN DE LA DEMANDA
En primer lugar se efectúa la DEMANDA EFECTIVA:
Cuadro Nº 22. Proyección de la demanda de consumo.
periodo
población proyectada (personas)
consumo per cápita
(TM/ persona * año)
año
demanda producto
TM/año
2007 0 170720 0.03817 6516.38
2008 1 173281 0.03817 6614.13
2009 2 175880 0.03817 6713.34
2010 3 178518 0.03817 6814.04
2011 4 181196 0.03817 6916.25
2012 5 183914 0.03817 7019.99
2013 6 186673 0.03817 7125.29
2014 7 189473 0.03817 7232.17
2015 8 192315 0.03817 7340.66
2.5. ESTUDIO DE OFERTA
En el mercado regional existen diversidad de marcas de jugos pero ninguna de ellas
ha introducido al mercado “zumo de maracuyá y membrillo”, hecho que corrobora
en las visitas realizadas a los establecimientos comerciales.
Según datos históricos mediante encuestas en tiendas mayoristas y markets
existentes en la ciudad de huamanga en año 2005.
Cuadro Nº23 datos históricos de consumo de bebidas.
Cantidad Unidad
417997.52 L/año
16 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
2.5.1. PROYECCION DE LA OFERTA
En los últimos 5 años ha ido incrementado la demanda de jugos y néctares, pues la
población con mayor frecuencia está tomando hábitos hacia el consumo de
productos naturales que contengan adicionalmente valor nutricional muy aparte de
calmar la sed.
Para la proyección de la oferta se emplea la relación matemática:
Donde:
F: oferta de jugos en un año
Fo: oferta del año base: 417997.52 L/año = 543.40 TM/año
Ic: tasa de crecimiento: 5.5%
N: número de años
Cuadro proyección de oferta de jugos y néctares de diversas marcas
correspondientes a los años:
Cuadro N º 24. Proyección de oferta de jugos.
año N oferta (TM/año)
2006 0 543.40
2007 1 573.29
2008 2 604.82
2009 3 638.08
2010 4 673.18
2011 5 710.20
2012 6 749.26
2013 7 790.47
2014 8 833.95
2015 9 879.82
2.6. BALANE OFERTA – DEMANDA
La demanda insatisfecha resulta de la diferencia entre la demanda del producto en
estudio y la oferta de los productos similares existentes en el mercado.
Este resultado se hace para cubrir el 100% de la demanda insatisfecha, sin
embargo existen limitantes que puedan dificultar su demanda, como fluctuaciones
en la producción y precio de materia prima, ingreso de la producción hábitos de
consumo hacia ciertas marcas reconocidas.
17 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Cuadro Nº 25. Proyección de la demanda insatisfecha del producto
año Demanda (TM/año)
Oferta (TM/año)
demanda insatisfecha (TM/año)
2007 6516.38 573.29 5943.10
2008 6614.13 604.82 6009.31
2009 6713.34 638.08 6075.26
2010 6814.04 673.18 6140.86
2011 6916.25 710.20 6206.05
2012 7019.99 749.26 6270.73
2013 7125.29 790.47 6334.82
2014 7232.17 833.95 6398.23
2015 7340.66 879.82 6460.84
18 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
III. LOCALIZACIÓN
3.1. TAMAÑO
3.1.1. GENERALIDADES
La importancia de definir el tamaño que tendrá el proyecto se manifiesta
principalmente en su invidencia sobre el nivel de las inversiones y costos que se
calculen sobre la estimación de la rentabilidad que podría generar su
implementación.
el tamaño de la planta esta referido a la capacidad de producción expresada en
unidades de producción para un periodo determinado la estimación del tamaño
optimo tiene como finalidad la maximización de las utilidades y la minimización
de costos así como el de obtener un resultado económico favorable para el
proyecto.
El tamaño se define así mismo como el volumen de producción durante la cual la
planta opera en un mínimo costo unitario.
a. TAMAÑO-MATERIA PRIMA
La disponibilidad de materia prima es un factor que condiciona el tamaño del
proyecto. La materia prima puede no estar disponible en la cantidad y calidad
deseada.
En el estudio de mercado realizado se tiene una demanda insatisfecha para el
año 2015 de 6460.84 tonenalas métricas (TM) de zumo de membrillo y
maracuyá, lo cual partiendo de este hecho y optando cubrir 100% de la
demanda insatisfecha se determina que se requiere el 2015 es 6437.36 TM de
producto, cubriendo en un 0.36 % de la demanda insatisfecha.
Por lo tanto nuestra materia prima es limitante,
Sin embargo con fines de disminuir la demanda insatisfecha se opta por
aumentar materia prima y uva de otro lugar, con el objetivo de cubrir la
demanda insatisfecha hecho eso, se cubre el 2.42 %.
Los cálculos se hicieron basándonos en el siguiente cuadro nº 26 y Nº 27
19 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Cuadro Nº 26. Cuadro de rendimiento de fruto a zumo de las frutas
consideras
frutos Peso de materia prima
(kg)
Peso de jugo (g) Rendimiento %
maracuyá 0.288 74 25.7
membrillo 1.096 344 31.3
uva 1.478 1062 71.8
Cuadro Nº 27. Análisis relación tamaño- materia prima
año
Materia Prima Disponible
zumo disponible
demanda insatisfecha
TM
producto necesario
TM Maracuyá
(TM) Membrillo
TM Uva (TM)
Maracuyá TM
Membrillo TM
Uva (TM)
2011 48.49 66.54 100.80 12.04 20.88 72.48 6206.05 6100.230
2012 50.22 66.54 117.60 12.46 20.88 84.55 6270.73 6152.400
2013 52.27 66.54 134.40 13.43 20.88 96.63 6334.82 6203.880
2014 54.69 66.54 151.20 14.05 20.88 108.71 6398.23 6254.590
2015 57.45 66.54 168.00 14.76 20.88 120.79 6460.84 6304.410
Del análisis anterior se detecta que hay insuficiencia de materia prima; por
lo tanto la materia prima es un factor limitante; pero se podría cubrir con
materia prima precedente de otros lugares o regiones de mayor producción
ya que la demanda insatisfecha es alta. Además el siguiente proyecto
pretende aprovechar los recursos propios de la zona dándole un valor
agregado e incentivando al agricultor de la región de Ayacucho.
b. TAMAÑO-MERCADO
La relación tamaño- mercado esta definido básicamente por el volumen de
producción que será distribuida en el ámbito geográfico seleccionado para
el proyecto. Como resultado de estudio de mercado realizado se obtuvo un
95.93% de disposición de consumo de membrillo de maracuyá entre los
consumidores potenciales , cifra muy significativa y favorable en el
desarrollo de un proyecto, sin embargo no siendo el mercado un factor
limitante cabe señalar que existen diversos factores que condicionan la
cobertura total de la demanda insatisfecha uno de los factores
predominantes es que se trata de un producto nuevo en el mercado, la
existencia de productos similares que representa una competencia directa,
la fidelidad de marcas ya existentes.
20 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
c. TAMAÑO-TECNOLOGÍA
Si bien cierto que la tecnología hacer seleccionada en un proyecto depende
en gran medida del volumen de la demanda y en consecuencia es posible
calcular cual es técnicamente el proceso óptimo para un volumen de
producción, existe una serie de circunstancias que no son directamente
cuantificables pero que pueden hacer variara fundamentalmente la elección
del tipo de tecnología a ser utilizada entre ellos tenemos: disposición de
capital.
En la decisión de la tecnología adecuada se puede afirmar que es de un nivel
medianamente intermedio pues el proceso productivo no requiere de
equipos muy sofisticados y que normalmente se pueden encontrar en el
mercado nacional, y que cumplen las características y especificaciones
necesarias para el proceso productivo.
d. PROPUESTA DE TAMAÑO
1. JUSTIFICACIÓN DE LA MATERIA PRIMA DISPONIBLE PARA LA
PRODUCCIÓN
UVA
Al ser un factor limitante la materia prima, se decide comprar el 50% de
uva que se va producir, esta se acopia de la región de Ica.
Del total de producción en Ayacucho se sabe que el 20 % se va para
consumo en fresco y el 80% es lo que se está tomando para la producción de
zumo.
Cuadro Nº 28 producción de uva y jugo disponible
año Producción
uva (TM)
80% producción
uva (TM)
50% compras
de Ica (TM)
Materia disponible
(TM)
Jugo disponible
(TM)
2011 84 67.20 33.60 100.80 72.00
2012 98 78.40 39.20 117.60 85.00
2013 112 89.60 44.80 134.40 97.00
2014 126 100.80 50.40 151.20 109.00
2015 140 112.00 56.00 168.00 121.00
21 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
MARACUYÁ
Debido a que maracuyá es un factor limitante se opta por comprar el 50 %
de lo que produce Ayacucho.
Cuadro Nº 29 producción de maracuya y jugo disponible
año Producción
uva (TM)
50% compras
de Ica (TM
Materia disponible
(TM)
Jugo disponible
(TM)
2011 32.33 16.165 48.495 12.46
2012 33.48 16.74 50.22 12.90
2013 34.85 17.425 52.275 13.43
2014 36.46 18.23 54.69 14.05
2015 38.3 19.15 57.45 14.76
MEMBRILLO
Debido a que el membrillo es un factor limitante se opta por comprar el 50
% de lo que produce Ayacucho.
Cuadro Nº 30. producción de membrillo y jugo disponible
año Producción
uva (TM)
50% compras
de Ica (TM
Materia disponible
(TM)
Jugo disponible
(TM)
2011 44.36 22.18 66.54 20.88
2012 44.36 22.18 66.54 20.88
2013 44.36 22.18 66.54 20.88
2014 44.36 22.18 66.54 20.88
2015 44.36 22.18 66.54 20.88
22 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
2. TAMAÑO DE PLANTA
Despues de haber realizado los factores conciderados anteriormente
estaremos en la condición de fijar finalmente el tamaño optimo de la planta
es decir las unidades por día o año en que se deben producir para atender
la demanda insatisfecha.
Como el factor limitate es la materia prima, la elección del tamaño optima
estará en función de la cantidad de materia prima a procesar
especificamente en función a la cantidad de maracuyá, uva y membrillo
disponible.
Cuadro Nº 31. producto total a producir por año
año Materia Prima Disponible producto a obtenerse producto
(zumo)total (TM)
Maracuyá (TM)
Membrillo (TM)
Uva (TM)
Maracuyá (TM)
Membrillo (TM)
Uva (TM)
2011 48.50 66.54 100.80 12.46 20.88 72.48 105.81
2012 50.22 66.54 117.60 12.90 20.88 84.55 118.34
2013 52.28 66.54 134.40 13.43 20.88 96.63 130.94
2014 54.69 66.54 151.20 14.05 20.88 108.71 143.64
2015 57.45 66.54 168.00 14.76 20.88 120.79 156.43
Como se muestra el cuadro nº 31; al procesar 291.99 TM de maracuyá; membrillo y
uva, se obtendrá producto de 156.43 TM/año de producto, producto de densidad
1.023g/ml
Por lo tanto la propuesta de tamaño o capacidad máxima de la planta es de
156.43TM/año de zumo de maracuyá; membrillo y uva,
Si consideramos los trabajos de lunes a viernes sin feriados tendremos 264 días
hábiles de producción. Un turno de 8 horas laborables diario, por lo cual se hará
uso de 1293.35 kg obteniendo 1086 envases de 500 mL por día de producto final.
23 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
3.2. LOCALIZACIÓN
La localización consiste en la elección del lugar adecuado para la instalación de
la planta, como resultado del análisis de una serie de factores locacionales del
tipo cualitativo y cuantitativo que permitan minimizar los costos de producción
y obtener mayores rentabilidades.
2.1. Ubicación de la planta
2.1.1. Listado de factores de localización
Se opta por hacer por el método semi cuantitativo ranking de factores para lo
cual se hace un listado de los factores de localización que sean importante para
el sector industrial.
A: Proximidad a materia prima
B: disponibilidad de mano de obra
C: abastecimiento de energía
D: abastecimiento de agua
E: servicio de transporte
F: terreno
G: clima
H: saneamiento y drenaje
I: condiciones de vida
J: cercanía al mercado
2.2.2. Análisis Del Nivel De Importancia
Analizar el nivel de importancia de cada factor comparando con otro empleando
una tabla de enfrentamiento.
El factor mas importante es de valor (1), el factor que no predomina sobre otro
será el valor de cero (0), y si tiene igual predominancia ambos será el valor de
uno (1).
24 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
TABLA Nº 01 Comparación De Enfrentamientos
A B C D E F G H I J Ponderación
A --- 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9
B 0 --- 0 1 0 1 1 1 1 1 6
C 1 1 --- 1 1 1 1 1 1 1 9
D 1 1 1 --- 1 1 1 1 1 1 9
E 0 1 1 0 --- 1 1 1 1 1 7
F 0 0 0 0 0 --- 1 1 1 0 3
G 0 0 0 0 --- 0 1 0 1
H 0 0 0 0 1 1 1 --- 1 0 4
I 0 0 0 0 0 0 1 1 --- 0 2
J 0 1 1 1 1 1 1 1 1 --- 8
2.2.3. ALTERNATIVAS DE LOCALIZACIÓN
Las posibles localizaciones como alternativa localización SON:
Evaluar cada factor en cada alternativa de localización en base a una
información detallada y seguir una escala de ponderación.
ESCALA
Excelente : 10 puntos
Muy bueno : 8 ptos
Bueno : 6 ptos
Regular : 4 ptos
Malo : 2ptos
TABLA Nº 02: Comparación De ponderaciones.
En
PONDERADCIÓN PACAYCASA HUAMANGA TAMBO
A 9 10 90 8 72 8 72
B 6 8 48 10 60 8 48
C 9 8 72 8 72 8 72
D 9 6 54 8 72 8 72
E 7 8 56 10 70 8 56
F 3 8 24 4 12 8 24
G 1 8 8 6 6 4 4
H 4 6 24 10 40 6 24
I 2 6 12 8 16 6 12
J 8 8 64 10 80 8 64
TOTAL
452
500
448
25 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
base a los resultados obtenidos por el método ranking de factores se
perfila como la mejor alternativa de localización la ciudad de huamanga, a
razón de presentar mayor puntaje de 500 en relación a pacaycasa y tambo.
Otros de las razones ponderantes es que el mercado objetivo se encuentra
concentrado en huamanga.
4. Formato De Encuesta Para Estimar El Consumo Per Cápita De Las
Materias Primas. Y análisis de demanda.
3.1. ¿consume usted los siguientes productos?
a. maracuyá………………….si ( ) no ( )
b. membrillo………………….si ( ) no ( )
3.2. ¿Qué cantidad compra semanalmente?
a. maracuyá……………………………….
b. membrillo………………………………
3.3. ¿Cuántas familias integran sus familia?
26 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
IV. DISEÑO DEL PROCESO PRODUCTIVO-SELECCIÓN DE
TECNOLOGÍA
4.1. Descripción del proceso productivo
A continuación se describe las operaciones unitarias que intervienen en
la elaboración de zumo de uva, maracuyá, membrillo.
1. RECEPCIÓN
Toda la materia prima que ingresa a la planta debe pasar por un análisis
sensorial en la que se verifica el estado adecuado de las materias primas;
se pueden usar indicadores de madurez, como los siguientes parámetros.
frutos ºBrix Acidez
titulable
Apariencia
Uva 23 47.9 pardo
Maracuyá 14 4.12 Amarillo (pintón)
membrillo 8 8.8 Amarillo (pintón)
Por este motivo que al momento de la recepción de las materias primas
se debe tener en cuenta estos criterios y parámetros de calidad
mencionadas.
2. PESAJE
Una vez recepcionadas la materia prima se realiza el respectivo pesaje
para, próximos cálculos, así mismo obtener rendimientos. Como cascara,
pulpa.
3. LAVADO
El lavado representa una de las operaciones mas importantes en todo los
procesos, aquí se reduce la carga microbiana cualquier suciedad o
manchas en la superficie de la materia prima. Si esta operación no es
realizada adecuadamente los microorganismos pueden atentar contra la
inocuidad del producto final.
27 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Para el caso de maracuyá, membrillo y uva; estas serán lavadas en
artesas de acero inoxidable.
Se utiliza agua en una proporción de 1:2 (1 kg de materia prima/2 kg
de agua) para maracuyá, uva y membrillo. Se estima un a perdida de
suciedad y rastrojos en un promedio de 1 %.
4. CORTE ECUATORIAL
Consiste en cortar el maracuyá a la mitad, para extraer las
numerosas semillas rodeadas de un arilo amarillo. En caso del
maracuyá obteniendo el 50 % de cáscaras.
5. PELADO MANUAL
El Membrillo es llevado hacia una mesa de acero inoxidable
previamente lavada y desinfectada, en la cual son peladas
manualmente; en esta etapa se recomienda usar cuchillos de acero
inoxidable tan pronto se va pelando serán depositadas en inmersión
de acido cítrico (1:1); con la finalidad de prevenir el pardeamiento que
es muy intenso en este fruto. Este es en e caso del membrillo
obteniendo el 10 % de cascaras.
6. DESCOBAJADO
En el caso de la uva es descobajada en forma manual que consiste en
Eliminar la parte leñosa de los racimos de uvas. Obteniendo el 25 %
de palillos.
7. EXTRACCIÓN DE EMBRIÓN
En el maracuyá, Consiste en separar las semillas que están junto con
el arilo y cáscara.
28 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
8. INMERSIÓN EN SOLUCIÓN CÍTRICO
En membrillo se introduce en un recipiente que contiene una solución
de ácido cítrico (1:1) Esta operación tiene por finalidad evitar el
pardeamiento de estos frutos.
9. TROCEADO
Es en caso para el membrillo estas son troceados de forma manual,
para eliminar las semillas y el mucílago. Asimismo sea mejor para su
extracción.
10. ESCALDADO
Proceso realizado al membrillo durante 1 minuto, con el objetivo de
mejorar las características organolépticas y disminuir la carga
microbiana
11. EXTRACCIÓN DE JUGO
Para la extracción del zumo de membrillo, maracuyá y uva; se utiliza
una máquina exprimidora automática con capacidad de 1000 Kg/h, en el
cual se produce la liberación del zumo.
12. FILTRACIÓN
Esta operación se realiza con la finalidad de separar el material
celulósico, pepas y otras partículas extrañas que hayan podido pasar
en la etapa de extracción del zumo, para garantizar la calidad del
producto final.
Para tal efecto se usa un filtro, registrándose una merma mínima.
29 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
13. MEZCLADO
La materia prima bajo la forma de jugo se encuentra acondicionada
para pasar a una nueva etapa, que es la combinación de maracuyá-uva
(4%-96%); membrillo-uva (34%-66%).
El mezclado se realiza en una marmita enchaquetada de acero
inoxidable, la mezcla de jugo resultante presenta 14 ºBRIX.
14. ESTANDARIZADO
La mezcla proveniente es mezclada con agua en caso de uva –
maracuyá; enseguida se adiciona acido cítrico; 0.05% sorbato de
potasio, con constante agitación durante 15 minutos hasta que estos
últimos sean disueltos por completo y de esta manera obtener un
producto homogéneo.
15. PASTEURIZACIÓN
La pasteurización se realiza a efecto de eliminar los microorganismos
y enzimas capaces de generar fermentación y descomposición en el
producto, y a su vez para lograr la esterilidad y la clarificación del
zumo.
La mezcla estandarizada se pasteuriza e una marmita enchaquetada
donde se reporta perdidas debido a la mermas en del equipo en
aproximadamente 0.8%.
16. ENVASADO
El zumo pasteurizado se envasa en sachets pre confeccionados tipo doy
PACK de 500 mL,
Para el envasado se hace uso de una Envasadora, llenadora y cerradora
de sachets de Doy Pack
30 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
17. ENFRIAMIENTO
Una vez envasado el producto, se lleva al almacén de producto final ,
mediante unos ventiladores se mantiene a una temperatura de 16 ºC
Esta operación se realiza con el fin de provocar shock térmico, para
aquellos microorganismos que hayan podido sobrevivir en la etapa de
pasteurización.
18. ALMACENADO
El producto se almacena en un ambiente fresco y ventilado, libre de
agentes y vectores contaminantes que puedan poner en peligro la
calidad del producto final.
El almacenamiento del producto final se realizará teniendo en cuenta
las normas básicas de almacenamiento; así como para su distribución y
venta, se aplicará el conocido PEPS (primero que entra es el primero
que sale).
31 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
4.2. “DIAGRAMA DE BLOQUES CUANTITATIVO DE MARACUYÁ-UVA-MEMBRILLO”
32 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
4.3. DIAGRAMA DE FLUJO SIMPLIFICADO PARA EL PROCESAMIENTO DE ZUMOS DE
MEMBRILLO – MARACUYÁ-UVA.
33 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
4.4. DISEÑO, ESPECIFICACIONES Y SELECCIÓN DE
MAQUINARIAS Y EQUIPOS
La tecnología usada en el trabajo es intermedia por ello se describe la continuación
las características de cada uno de ellos, además los equipos, maquinarias y otros
que se requieren como material de control y materiales auxiliares.
4.4.1. EQUIPOS PRINCIPALES
1. EXTRACTOR INDUSTRIAL DE JUGO
Cantidad: 01
Marca: R&D
Proveedor:DZhengzhou Huamei
International Trade Co., Ltd.
Material: acero inoxidable 304-
2B
Función: Extractor espiral de
jugo (maquina prensa), tiene un
tornillo inferior a lo largo es cada
vez mas grande y cada vez se
reduce, donde el material es
reducido por el tornillo par
obtener el zumo.
CARACTERISTICAS
Capacidad: 1000 Kg/h
Potencia: 4 KW
Accesorios: tolva de carga, tornillo sin fin, motor,
tova de descargue de torta, soporte.
DIMENSIONES LARGO:
1.56 m
ANCHO:
0.55m
ALTURA:
1.35m
34 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
2. BALANZA DE PLATAFORMA
Cantidad: 01
Marca:JPS-1050
Jadever
Proveedor: Jadever
Función: pesado de
materia prima
CARACTERISTICAS
Capacidad: 100 kg con escala de 10 g
DIMENSIONES LARGO:
53 cm
ANCHO:
43 cm
ALTURA:
140cm
3. MESA LAVADORA CON ASPERSOR
Cantidad: 01
Marca: J.J. Industria S.A.
Material: acero inoxidable
Función: mesa útil para hacer
lavados de las frutas.
CARACTERISTICAS
Dispositivos mezclador - batidor de espuma
detergente.
• Sistema de duchas (aspersores) a presión.
• 2 extractores para el procesado del producto.
• Patas regulables para la altura.
DIMENSIONES LARGO:
3.0 m
ANCHO:
1.5m
ALTURA:
1.50
35 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
4. Tina para inmersión
Cantidad: 01
Material: construido de
láminas de metal galvanizado
Función: tina con tres pozas
donde se hará la inmersión del
membrillo por 5 minutos
CARACTERISTICAS
Tiene separaciones de lámina de metal acero
inoxidable.
DIMENSIONES LARGO:
2.5 m
ANCHO:
1.5m
ALTURA:
1.10m
5. Envasadora llenadora y cerradora de sachets de Doy Pack
Cantidad: 01
Marca: INGESIR
Proveedor: fabrica de
maquinas envasadoras
INGESIR envasadoras
Material:
Función: llenado y cerrado de
sachets de pre confeccionados
tipo DOY PACK. lográndose
producciones de hasta 15
envases por minuto,
CARACTERISTICAS
Ciclo de carga en forma semiautomática mediante
una pedalera o señal externa, o en forma
automática a través de temporizaciones
regulables, pudiéndose ajustar la cadencia
deseada.
DIMENSIONES LARGO:
1.6 m
ANCHO:
1.4 m
ALTURA:
3.5 m
36 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
6. ESTRUJADORA, DESPALILLADORA
Cantidad: 01
Marca: ANUNTIS
Proveedor:
Material: acero inoxidable
Función: separa los escobajos
de la uva.
CARACTERISTICAS
Capacidad: 1000-1500kg/h
DIMENSIONES LARGO:
1.28m
ANCHO:
0.52 m
ALTURA:
0.60m
7. BIDONES PARA RECEPCIÓN DE JUGO
Cantidad: 03
Marca:
Material: De polietileno de
alta densidad apto para
alimentos
Función: almacenar jugos
filtrados para su posterior
estandarizado.
CARACTERISTICAS
Capacidad: 150L
DIMENSIONES LARGO:
0.40
ANCHO:
0.40
ALTURA:
1.25 m
37 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
8. FILTRO PRENSA ALIMENTICIO
Cantidad: 01
Modelo: FIA/1000
Material: Armado del soporte
de filtración realizado en
inoxidable
Función: procedimiento de
filtración sobre soporte a
presión constante.
CARACTERISTICAS
Capacidad:
Potencia: Presión máxima al rechazo 2 bar, caudal
máximo: 2 m3/h.
Superficie total de filtración: de 0,016 a 0,4
m2, modulable en función del número de placas.
DIMENSIONES LARGO:
1 m
ANCHO:
0.6 m
ALTURA:
1.20
9. Mesa rectangular
Cantidad: 02
Marca: ASERDIT
Material: acero AISI 304
Función: soporte para
selección, clasificación y
cortado de materia prima,(
con pie modificador de altura)
CARACTERISTICAS
Capacidad: 200 kg
DIMENSIONES LARGO:
2.50 m
ANCHO:
1.50 m
ALTURA:
1.0m
38 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
4.4.2. MATERIALES AUXILIARES
A. CUCHILLOS
- Función : pelado de membrillo
- Numero necesario : 12 unidades
- Material : acero inoxidable
4.4.3. MATERIAL DE CONTROL
B. BALANZA ANALÍTICA
- Función : pesado de insumos menores
- Numero necesario: 1
- Capacidad : 1 kg
- Tamaño de plato : 130 mm
- Marca : CAS
- Tipo : SW1
C. REFRACTÓMETRO MANUAL
- Función : medición de ºBRIX
- Numero necesario : 1
- Rango de medición: 0-95 % de sólidos – solubles
D. POTENCIÓMETRO
- Función : medición de pH
- Numero necesario : 1
- Rango de medición : 0 a 14
4.4.4. MATERIALES DE ALMACENAMIENTO
E. TARIMAS
- Función : almacenamiento de materia prima
- Numero necesario: 12 unidades.
- Material : madera
39 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
4.5. DISEÑO DE LA MARMITA
4.5.1. DISEÑO DE EQUIPO Y BALANCE DE ENERGIA
El diseño de equipos consiste en determinar la capacidad de los equipos haciendo
uso de relaciones matemáticas según las necesidades del proceso. El balance de
energía se realiza con la finalidad de conocer los requerimientos energéticos para
llevar a cabo el proceso productivo. a continuación se detallan el diseño de los
principales equipos del proceso productivo.
A. Diseño Y Balance De Energía En La Marmita De Pasteurización
Consideraciones para el dimensionamiento de la marmita:
Masa de jugo a pasteurizar diariamente: 561.18 kg
Densidad de jugo: 1023 Kg/m3
Tiempo de pasteurizado: 80 ºC por 30 minutos
Masa de jugo a pasteurizar/batch =153.09 kg
Volumen de marmita:
Al volumen calculando se agrega un 15% por seguridad y resulta =0.171m3
40 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
B. DIMENSIONES DE LA MARMITA
Donde:
Se considera, H=D
Además, se sabe que la relación: H = (1/2) D=R
De la ecuación (1)
Por lo tanto de la ecuación (2)
Como:
Por lo tanto despejamos: R
Reemplazando el valor de Vmarmita; se tiene:
41 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Calculo del espesor del material de la marmita y la masa
Según el código de diseño ASTM Y API-ASTM, se tienen la siguiente relación para
presiones bajas de trabajo u operación:
Donde:
S : Esfuerzo de tracción = 4471 lbf/pulg2
E=eficiencia de la junta de soldadura =65%
P=presión máxima de trabajo manométrico = 10.599 lbf/pulg2
Se le añade 40% de seguridad a la presión de trabajo = 14.83 lbf/pulg2
R= radio interno de la marmita =0.320 m= 12.77 pulg
Remplazando en la ecuación (3) se tiene que el espesor es:
Donde:
Determinación de la masa del equipo:
Donde:
Reemplazando en (b):
Determinación del volumen del material
La densidad del acero inoxidable =7817 kg/m3
42 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Remplazando en ( 6 ) se tiene:
C. BALANCE DE ENERGÍA EN LA MARMITA
Energía De Entrada – Energía De Salida = Acumulación
Donde:
a. Energías que entran:
E1= energía que entra con el jugo
Q=calor suministrado
b. Energías que salen:
E2: energía que sale con el vapor eliminado
E3: energía que sale con el producto
E4: energía necesaria para el calentamiento de la marmita
E5: energía que se pierde (conducción y convección)
Por lo tanto el balance de energía resulta:
43 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
D. DESARROLLANDO CADA UNA DE LAS FORMAS DE ENERGÍA
a. ENERGÍAS QUE INGRESAN AL SISTEMA
Energía que ingresa con el jugo de membrillo maracuyá, uva.
Donde:
: Masa de jugo=153.09
: Calor especifico del jugo = 4.187
Te: temperatura de entrada =18ºC
Tr: temperatura de referencia=0ºC
Reemplazando en (8)
b. ENERGÍA QUE SALEN DEL SISTEMA
Energía que sale con el vapor de agua que se elimina (E2)
Donde:
: Masa de vapor de agua eliminada = 2.45 kg (del diagrama de
flujo)
: Calor latente de vaporización a 85 ºC = 2296.00
44 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Energía que sale con el producto (E3)
Donde:
=150.64 kg
=4.187
= temperatura de salida=80ºC
= temperatura de entrada= 18 ºC
Reemplazando en (10) :
Energía necesaria para calentamiento de equipo:
M: masa de marmita = 38.69 kg
Reemplazando en (11)
Energía que se pierde por conducción y convección
45 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Las pérdidas de calor a través de las paredes se dan por conducción y convección.
Ecuación:
…………(12)
Datos:
K (acero inox.)=66.24 KJ/Kg.h.m
L=0.64 m
Calculando ha (coef. Convectivo de transferencia de calor externo)
Las propiedades del aire en la interface se determinan a la temperatura de
película.
- Temperatura amiente =18 ºC
- Done a eta temperatura se determina los siguientes:
Cp: capacidad calorifica = 1.0067 KJ/KgºK
: Viscosidad del aire =1.9589 *10-5 pas
k: conductividad térmica del aire=1.094 Kg/m3
: Densidad del aire =1.094 kg/m3
: Longitud del equipo =0.64 m
: Gravedad específica =9.80 m/s2
Coeficiente volumétrico de expansión del fluido =0.002794 k-1
Diferencia de temperatura entre la pared y el fluido = 62 ºC
Ecuaciones a utilizar:
Reemplazando en las ecuaciones de prand y grasoft, se tiene:
Para: Pr*Gr > 109 ;
Pr*Gr < 109 ; y > a 104 ;
46 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Por lo tanto se usa la ( ), reemplazando los datos se tiene: 4.078W/m2*K
Por lo tanto en la ecuación (12) se tiene:
Como el tiempo de pasteurizado es 30 minutos
Por lo tanto el calor total
+
E. CANTIDAD DE VAPOR UTILIZADO
Se la ecuación para realizar el cálculo:
= entalpia de líquido saturado = 100.04 Kcal/kg
47 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
F. Combustible necesario para la ebullición de agua
Masa de vapor necesario =14.35 kg
Masa de agua en liquido necesario = 14.35 Kg
Masa total de agua necesario = 28.7 kg
Donde: PC: poder calorífico del gas propano= 46349.93 Kcal/kg
Reemplazando en la ecuación:
Tiempo total de pasteurización = 4 Bach/día; 3h/día
Por lo tanto masa de gas necesario /día =0.384*3=1.152 kg/día aprox.
48 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
V. CAPITULO
5.1. DISTRIBUCIÓN DE PLANTA
Viene hacer la ordenación física de todos los elementos que componen una
planta industrial, incluyendo los espació necesarios para el tránsito del
personal, movimiento de material, vías de acceso a los almacenes y servicios de
tal manera que la distribución sea la más funcional, económica y eficiente en la
utilización de los recursos y ambientes.
La distribución se tiene en cuenta los siguientes principios básicos
- Integración conjunta de los factores que afectan a la distribución.
- Movimiento del material por distancia mínima.
- Circulación del trabajador a través de la planta
- Utilización efectiva de todo el espacio.
- Satisfacción y seguridad de los trabajadores.
- Flexibilidad de ordenación para facilitar cualquier reajuste.
5.2. CALCULO DEL ÁREA DE LA SALA DE PROCESOS
Uno de los métodos mas utilizados es el método de gourchett, consiste en
dimensionar los ambientes a partir de la solución de tres ecuaciones que
interrelacionan el equipamiento, como su operación, área extra para circulación y
movimiento del operario; del cual el área requerido resulta ser la sumatoria del
valor obtenido en cada ecuación multiplicando por un factor, estos son:
G. Superficie estática: (Ss): el área ocupada por el equipo o maquinaria en su
proyección ortogonal al plano horizontal y la fórmula es :
H. Superficie de gravitación (Sg): espacio necesario para los movimientos
alrededor de los puntos de trabajo tanto para el personal como para los
materiales la fórmula es:
N=número de lados útiles de trabajo de la máquina
49 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
I. Superficie de evolución (Se): es el área destinada a la circulación del
personal y operación de las máquinas y/o equipos con absoluta holgura y se
obtiene con la ecuación:
K: constante resultante del coeficiente entre el promedio de las alturas de
los elementos móviles y dos veces el promedio de la altura de elementos
estáticos.
hEM: altura de elementos móviles
hEE: altura de elementos estáticos
J. Superficie total (At): el área total de cada sección se calcula mediante la
siguiente fórmula.
n=numero de elementos
El área TOTAL requerida se obtiene más 50% del resultado aplicando las
ecuaciones mencionadas.
Consideraciones:
- El área de los operarios se considera de 0.5 m2 de área; y su altura
(h)=1.65m
- El área de elementos móviles no se considera para determinar la
superficie total, ya que está considerado dentro de la superficie de
evolución, pero si se emplea para calcular el valor de K
- En maquinarias , equipos, utensilios en general cuya vista de planta es un
circulo su área se determina A= y se considera N=2
- Puntos de espera donde se colocan materiales que se van a transformar
no se consideran la superficie gravitacional (Sg)
- En plantas donde se almacena algún material no se consideran superficie
gravitacional (Sg)
50 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
TABLA Nº 03 CÁLCULO DE ÁREAS
5.3. DISTRIBUCIÓN GENERAL DE LA PLANTA
Es el ordenamiento físico de odas las actividades de una fabrica debe ser lógico
y secuencial de acurdo al tipo de planta.
Actividades:
- Procesamiento
- Administrativo
- Servicios generales
- Almacén y otros
51 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Para la panta de zumo de membrillo-maracuyá-uva, se ha determinado las
siguientes áreas:
Cuadro Nº 32 distribución general de área.
Ambientes Área
unitaria (m2)
Número de
unidades
de área
Sala de proceso 138 34.5
Almacén de materia primas 20 5
Almacén de producto terminado 20 5
Almacén de insumos 16 4
Laboratorio de control de calidad 12 3
SSHH mujeres 8 2
SSHH varones 8 2
Vestuario y ducha de mujeres 8 2
Vestuario y ducha de varones 8 2
Oficina 12 3
Seguridad 4 1
Total 254
DETALLES: razones y motivos
Nº Razón
1 Por la continuidad del uso de materia prima y/o producto final
2 Para no contaminar el producto
3 Para facilitar el control e inventariado en el almacén
4 Por no ser necesario
5 Por las tuberías d agua y desagüe
6 Control de entada y salida
7 Por el ruido y olor
52 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
ANÁLISIS DE PROXIMIDAD
TABLA Nº 04 Cuadro Relacional
DIAGRAMA RELACIONADO DE ACTIVIDADES O RECORRIDO
Permite obtener gráficamente la relación entre actividades de acurdo a
su proximidad
Tabla Nº 05 Valores de proximidad
El diagrama presenta la necesidad e reducir espacio o la distancia entre
actividades de acuerdo al siguiente cuadro
Cuadro Nº 33 valores de proximidad
código color líneas
A Rojo 4
E Amarillo 3
I Verde 2
O Azul 1
U - -
X Plomo 1 Zig- zag
XX negro 2 Zig- zag
A (1.2)(1.3)(1.5)(2.3)(2.4)
E (1.4)(2.5)(2.9)(2.10)(4.10)(3.10)
I (3.5)(6.7)(6.8)(6.9)(7.8)(7.9)(8.9)
O (3.4)(3.11)(4.5)(4.11)(10.11)
U (1.8)(1.9)(2.8)(2.9)(3.8)(3.9)(4.6)(4.7)(4.8)(4.9)(5.8)(5.9)(5.10)(5.11)(6.11)(7.11)(8.11)(9.11)
X (1.6)(1.7)(1.10)(1.11)(2.6)(2.7)(3.6)(3.7)(3.7)(5.6)(5.6)(5.7)(6.10)(7.10)(8.10)(9.10)
53 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Figura Nº 01 proximidades de áreas
DIAGRAMA RELACIONAL DE ESPACIOS
Tomando una unidad de área de cuatro metros cuadrados de acuerdo al
cuadro de actividades
DISPOSICIÓN IDEAL
Figura Nº 02 proximidades con unidad de área
54 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
DISPOSICIÓN REAL
Vista de planta
55 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
VI. INSTALACIONES ELÉCTRICAS
6.1. Cálculos del sistema de iluminación
6.1.1. Nivel de iluminación
El nivel de iluminación óptima varía de acuerdo al ambiente y al tipo de
actividades que se realiza.
la unidad de medida son las luxes, el flujo de iluminación por unidad de área
(lumen/m2). Obteniendo por tablas:
Sala de proceso=500 lux
Almacén=150 lux
Laboratorio=600 lux
Oficinas, servicios higiénicos=150 lux
6.1.2. Tipo de sistema de Alumbrado
El tipo de alumbrado es directo que cuenta artefactos de 3 lámparas de 40
watts cada uno.
6.1.3. Determinación del índice de cuarto
La cuantificación de los índices de cuarto (IC) corresponde a cada uno
de los ambientes de la planta, el índice ha sido calculado con la
siguiente expresión:
Donde:
IC: índice de cuarto
L: largo
A: ancho
H: altura
56 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
6.1.4. Determinación del coeficiente de utilización
La reflexión ellas paredes será de 30% en paredes y el techo 70%; con el
código se determina el coeficiente de utilización para un tipo de artefacto y
tipo de alumbrado.
6.1.5. Cálculo de números de lámparas
Se calcula el número de lámparas y artefactos requeridos para cada área.
De los anteriores se obtiene la información general
CUADRO Nº 34 Calculo de Artefactos
áreas L
(m) A
(m) H
(m) Lux
IC Cod. Cu
Nº de lamp.
Nº de artefactos
Sala de proceso 14 10 4 500 1.46 A 0.72 60 20
almacén de materia prima I 4 4 4 150 0.50 F 0.52 5 2
almacén de materia prima II 2 2 4 150 0.25 F 0.52 1 0
almacén de producto terminado I 4 4 4 150 0.50 F 0.52 5 2
almacén de producto terminado II 2 2 4 150 0.25 F 0.52 1 0
Almacén de insumos 4 4 4 150 0.50 F 0.52 5 2
Laboratorio de control de calidad 6 2 4 600 0.38 H 0.41 13 4
SSHH mujeres 4 2 2.5 150 0.53 F 0.52 2 1
SSHH varones 4 2 2.5 150 0.53 F 0.52 2 1
Vestuario y ducha de mujeres 4 2 2.5 150 0.53 F 0.52 2 1
Vestuario y ducha de varones 4 2 2.5 150 0.53 F 0.52 2 1
Oficina I 4 2 2.5 500 0.53 E 0.58 5 2
oficina II 2 2 2.5 500 0.40 E 0.58 2 1
Seguridad 2 2 2.5 150 0.40 F 0.52 1 0
Total
106
57 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
CALCULO DE AMPERAJE
Lámpara: 40 watt
Se recomienda incrementar un 20%; por lo tanto
Potencia= 40watt * 1.2 = 48Watt8/lámpara
- Se tiene 106 lámparas
- Calculando corriente
ALUMBRADO EXTERIOR
Datos:
- Aparcamiento 10 lux
- Jardines 5 lux
- Alrededor de edificios 2-10 lux
Para la iluminación natural se sigue etas fórmulas
- Nivel de iluminación exterior: 3000-5000 lux
- Normal: 4000 lux
- Se tiene 140 m2; L= 20m A=7m
58 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
VII. ABASTECIMIENTO DE AGUA Y FONTANERÍA
Diseñar sistema de drenaje parta la planta procesadora de zumo de maracuyá –
membrillo y uva.
- 16 operarios
- 1 guardián
- 2 secretarias
- 2 ingenieros de planta
Total de personas 21, varones= 10; y mujeres=11
Según nuestro balance de materia se tendrá
Agua de proceso resultado del área de lavado y
proceso de escaldado.
Agua sucia de limpieza
Resultado del lavado de los equipos y materiales
Agua pluvial
Agua SS.HH y ducha.
- Determinado el caudal de agua pluvial (Q4)
Según el servicio de meteorología indica I=60 de 500 mm/h; si solo
tenemos 140 m2/h y 256 m2 de techo
kg L Q=Litros /s
Área de lavado 2108.54 2108.54 0.58
Proceso de inmersión y escaldado 561.45 561.45 0.16
Lavado de equipos 0.10
sexo unidad L/s Total L/s
Varones
10
duchas 1 0.20 0.20
Inodoros 1 0.05 0.05
urinarios 1 0.05 0.05
Mujeres
11
Inodoro 1 0.05 0.05
Ducha 1 0.20 0.20
lavamanos 1 0.50 0.50
59 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
Por lo tanto
=1305 mm/h
Por tabla Ci; asfáltica; C1=0.80
Ci=cubierta; C2=0.85
Por lo tanto;
Caudal total (Qt)
Teniendo una pendiente de 30mm/m
- Para un diámetro de 0.50 ; Q =191 L/S y V=0.975 m/s (por tabla)
-
- altura de lámina 0.511d
-
-
-
- m/s=1.125 m/s
- Por lo tanto
- En conclusión el diámetro para el drenaje será 0.50 m
60 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
VIII. RESULTADO
- Se logro completar el objetivo del curso de diseño de plantas; pudiendo
aplicar lo cursos básico de ingeniería, así mismo transferencia de calor,
mecánica de fluidos, diseño de maquinas etc.
- Se logró encontrar materia prima para la fabricación de bebida,
IX. BIBLIOGRAFÍA
Bertha Díaz G.; benjamín J.Z. ; Disposición de planta, universidad de lima
“fondo de desarrollo editorial” 2001.
61 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva
DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES
DISEÑO DE UNA PLANTA DE EXTRACCION DE
ZUMO DE MARACUYA Y MEMBRILLO
DOCENTE:
ING. JORGE MÁLAGA JUÁREZ
ALUMNO:
CASTRO QUISPE VLADIMIR
PALOMINO TORRES CARLOS
2011
UNSCH
E.F.P.DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
62 Diseño de planta Agroindustrial de extracción de zumo de Membrillo-Maracuyá-Uva