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PRESENTACION

En el presente trabajo presentamos el diseño de una “planta de procesamiento de “hidromiel”

para lo cual se ha trabajado con datos reales recopilados de fuentes como municipios,

ministerio del trabajo y promoción del empleo, fuentes confiables como EMUSAP-Abancay,

electro sur este-Abancay. El diseño de esta planta se tomo en cuenta el estudio de la

localización, tamaño de la planta, las áreas que lo conforman tomando en cuenta su tamaño y

los equipos a utilizarse en cada operación.

Espero que este diseño de la planta sea de mucha utilidad, y que los errores que se tuviera

sean observados de forma provechosa para el mejoramiento de este trabajo.

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DISEÑO DE UNA PLANTA PROCESADORA DE HIDROMIEL

I.- INTRODUCCION PROBLEMÁTICA DE LA MIEL

Los volúmenes de producción de miel de abeja en los últimos años en la región Apurímac han ido incrementándose notablemente, considerando el mismo nivel de incremento de la miel de abeja se requerirá ampliar el mercado de la miel en un mediano o a largo plazo, en la actualidad aun no se esta promoviendo la diversificación masiva del consumo de la miel en nuestro entorno así como en un derivado, que podría ser hidromiel, específicamente en la provincia de Abancay.La miel es una materia prima de buenas propiedades nutricionales y medicinales, en el transcurso del tiempo ha ido disminuyendo su valor debido a la competencia, y a la desconfianza del consumidor por la venta de miel adulterada; hecho que los apicultores disminuyeron sus niveles de ingresos económicos.La miel es una sustancia dulce elaborada por las abejas (Apis mellifera) a partir del néctar de las flores, que las abejas liban, transportan, transforman, deshidratan, concentran y almacenan en panales".

1.1 ALTERNATIVAS

Dar un valor agregado a la materia prima para obtener mayores utilidades e impulsar la actividad apícola, incentivando al apicultor a la crianza intensiva de las abejas; incrementar sus niveles económicos, diseñando una planta procesadora de hidromiel para darle mayor valor agregado, innovando tecnologías en el procesamiento de hidromiel para obtener producto de alta calidad.

1.2.- HIDROMIEL

Es una bebida alcohólica fermentada, resultado de la fermentación alcohólica del mosto de miel de abeja por las levaduras del genero saccharomyces.

II. LOCALIZACION DE LA PLANTA

La planta se diseñará dentro del contexto de la cuidad de Abancay - Apurimac, se tomara en cuenta la cercanía al mercado del producto final (hidromiel), sus vías de transporte, como también disponibilidad de terreno, materia prima, disponibilidad de agua potable, como principales factores para la elección del lugar de la futura planta.

2.1 MACROLOCALIZACIONA. PachachacaB. KarkateraC. Micaela bastidasD. Tamburco. E. San Antonio

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2.1.1.-ANÁLISIS DE FACTORES CUANTIFICABLES

2.1.1.1.-Materia prima: Tabla Nº 1Disponibilidad de materia prima en las alternativas de ubicación de planta.

CondiciónAlternativas Bueno Regular Malo

Pachachaca XKarkatera XMicaela bastidas XTamburco XSan Antonio X

Fuente: información del presidente de la mesa temática de apicultores de Abancay.

2.1.1.2.-Disponibilidad de Mano de Obra. Tabla Nº 2Población económicamente activa, por categoría área urbana y rural.

Categoría deProvincia Abancay ocupación

OcupaciónTotal obrero Empleado Trabajo

independienteTrabajo fam. No remunerado

Buscando trabajo por primera vez

Trabajo no calif. Serv. Peón

6383 1813 108 946 2194 -

Otra 357 - 357 - - -Agricultura 6963 20 3 6776 164 -Buscando trab. Por primera vez

820 - - - - 820

Obreros 1401 313 127 782 75 -M. O. calificada. 839 - 825 6 125 -

Fuente: Ministerio del trabajo y promoción del empleo – Abancay.

Tomando como base los datos estadísticos del ministerio de promoción del empleo, se elaborara los cuadros de mano de obra calificada y no calificada para los respectivas alternativas.

Tabla Nº 2.1 2.1.1.2.1.- Mano de Obra Calificada

DisponibilidadAlternativa Bueno regular Malo

A XB XC XD XE X

Fuente: Elaboración propia

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Tabla Nº 2.2 2.1.1.2.2.- Mano de Obra no Calificada.

DisponibilidadAlternativa Bueno regular Malo

A XB XC XD XE X

Fuente: Elaboración propia

2.1.1.3.-mercado.- El mercado potencial para el hidromiel se ve la clase media, personas entre las edades de (18 – 45 años), que concurren a los centros de diversión de la ciudad de Abancay, en su mayoría los centros de diversión están situadas en la parte céntrica de la cuidad en las avenidas arenas, Arequipa. Para luego extenderse a las Provincias de Apùrimac.Se evalúa en el siguiente cuadro la disponibilidad de centros de diversión en cada alternativa de ubicación de la planta.

Tabla Nº 3Disponibilidad de mercado para el hidromiel en las alternativas de localización.

Disponibilidad de centros de diversión en cada alternativaAlternativa Bueno regular MaloPachachaca XKarkatera XMicaela bastidas XTamburco XSan Antonio X

Fuente: Elaboración propia

2.1.1.4.-servicio público e infraestructura social

Tabla Nº 4Servicio Público e Infraestructura Social

Alternativa Seguridad Basureros Hospitales Teléfonos InternetPachachaca No No No Si NoKarkatera No No Si No NoMicaela bastidas Si Si Si Si SiTamburco No Si Si Si SiSan Antonio No Si Si Si Si

Fuente: municipios.

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2.1.1.5.-Organización de las Comunidades:

Tabla Nº 5Nivel organizacional de las comunidadesAlternativas Nivel de organizacional

Bueno RegularPachachaca XKerkatera XMicaela bastidas XTamburco XSan Antonio. XFuente: Municipios.

2.1.1.6.-Disponibilidad de terrenos:

Tabla Nº 6Disponibilidad de terrenos de las alternativasAlternativas Condición del terreno

Disponibilidad Costo s/. m2

Pachachaca Buena 100.00

Karkatera Bueno 40.00Micaela básicas Regular 150.00Tamburco Bueno 180.00San Antonio Bueno 80.00Fuente: Municipios

2.1.1.7.-Política de descentralización:

Tabla Nº 7Políticas de Descentralización de las alternativas.

Instalación de una empresa Alternativa Bueno Regular Malo

Pachachaca X - -

Karkatera X - -

Micaela bastidas - X - Tamburco X - - San Antonio X - -Fuente: Ministerio Del Trabajo Y Promoción Del Empleo

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2.1.1.8. Energía EléctricaTabla Nº 8

Costo de Energía Eléctrica por Kw-hAlternativa Disponibilidad Costo kw (s/.)

Pachachaca SI monofásica 0.42

Karkatera SI monofásica 0.42

Micaela bastidas SI trifásica 0.4232

Tamburco SI trifásica 0.4232

San Antonio SI trifásica 0.4232

Fuente: Electro Sur Este S. A Abancay

2.1.1.9. Agua y desagüe

Costo m3 y disponibilidad de aguaTabla Nº 9

Alternativa Disponibilidad y calidad de agua Costo m3 (s/.)Pachachaca SI Regular Potable 0.425Karkatera NO Mala Manantes s/. 4 X MESMicaela bastidas SI Buena Potable 0.45

Tamburco SI Buena Potable 0.375San Antonio SI Buena Potable 0.375Fuente: Emusap- Abancay

2.1.1.10.-Transporte:

Disponibilidad de vías asfaltadasTabla Nº 10

Tipo de superficieRed vial Distancia km. Asfaltada Trocha Estado actualAbancay 0.00 - - -Pachachaca 4.00 4.00 - BuenoKarkatera 7.70 3.00 4.70 PésimoMicaela bastidas 2.80 2.80 - RegularTamburco 3.00 3.00 - BuenoSan Antonio 5.00 5.00 - BuenoFuente: Dirección regional de transportes y comunicaciones – Apurímac (2002)

2.1.2.-PONDERACION Y CALIFICACION

2.1.2.1.-PROPUESTAS LOCACIONALES Tabla Nº 11

Propuesta de localización de la planta.Departamento Provincia Distrito Centro poblado Nominación

Apurímac Abancay Abancay Pachachaca AApurimac Abancay Abancay Karkatera BApurimac Abancay Abancay Micaela Bastidas CApurimac Abancay Tamburco Tamburco DApurimac Abancay Tamburco San Antonio E

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2.1.2.2.- IDENTIFICACION DE FACTORES LOCACIONALES

F1: disponibilidad de la materia prima F2: disponibilidad de la mano de obra F3: mercado potencialF4: servicio público e infraestructura social.F5: organización de la comunidadF6: disponibilidad de terrenosF7: política de descentralizaciónF8: Disponibilidad de electricidadF9: Disponibilidad de agua potable y desagüeF10: Vías de transporte

2.1.2.3.-METODO DE PONDERACION• Si F1 es más importante que F2 entonces se le califica como 1.• Si F1 es menos importante que F2 entonces se le califica como 0.• Si F1 es de igual importancia que F2 entonces se le califica como 1.

2.1.2.4.-RESULTADOS DE LA PONDERACION

Tabla Nº 12Cuadro de resultados de la ponderación de factores locacionales.

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 Total %Ponderación

F1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 15.25F2 0 0 1 1 1 1 0 0 1 5 8.47F3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 15.25F4 0 0 0 1 0 1 0 0 0 2 3.39F5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1.69F6 0 1 0 1 1 1 0 0 0 4 6.68F7 0 0 0 1 1 0 0 0 0 2 3.39F8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 15.25F9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 15.25F10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 15.25

TOTAL 59 100%

2.1.2.5.- PLANIFICACION Y PUNTAJES LOCALIZACIONALES

Muy bueno 5 Bueno 4 Regular 3 Deficiente 2

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2.1.2.6.-CREACION DE UNA MATRIZ PONDERADA Y RESULTADO DE ANALISIS

Tabla Nº 13Matriz ponderada y resultado de análisis.

% c. no ponderado Puntos ponderadosPonderación A B C D E A B C D E

F1 15,25 4 3 2 4 2 0,61 0,4575 0,305 0,61 0,305F2 8,47 3 3 3 4 3 0,2541 0,2541 0,2541 0,3388 0,2541F3 15,25 2 2 3 4 3 0,305 0,305 0,4575 0,61 0,4575F4 3,39 2 2 4 3 3 0,0678 0,0678 0,1356 0,1017 0,1017F5 1,69 3 3 4 4 3 0,0507 0,0507 0,0676 0,0676 0,0507F6 6,68 4 4 3 4 4 0,2672 0,2672 0,2004 0,2672 0,2672F7 3,39 4 4 3 4 4 0,1356 0,1356 0,1017 0,1356 0,1356F8 15,25 3 3 3 4 4 0,4575 0,4575 0,4575 0,61 0,61F9 15,25 3 2 4 4 4 0,4575 0,305 0,61 0,61 0,61F10 15,25 4 2 3 4 4 0,61 0,305 0,4575 0,61 0,61

TOTAL 3,2154 2,6054 3,0469 3,9609 3,4018

2.1.2.7.-CONCLUSIÓN

De los resultados obtenidos se observa que el distrito de Tamburco provincia de Abancay, departamento de Apurimac es el resultado de la macro localización, en donde se realizara la micro localización para la ubicación exacta de la planta procesadora de hidromiel.

2.2.-MICROLOCALIZACION

Para determinar la ubicación exacta de la planta procesadora de hidromiel, se zonificará el distrito de Tamburco; luego se analizará cada una de las zonas en cuanto a sus aspectos de sus vías de acceso, saneamiento de terreno, costo del terreno como también su política distrital.

Zonas:

Zona A: Comprende la zona de Antabamba baja ambas márgenes de la avenida Tamburco (salida de la plaza de Tamburco hacia kerapata) hasta Antabamba baja.

Zona B: Comprende la zona de Víctor Acosta.

Zona C: comprende desde el arco hasta la avenida coronel Gonzáles - alta), margen izquierdo de la panamericana (Abancay – Cusco).

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2.2.1.-Factores a tener en cuenta:

2.2.1.1.-Vías de Acceso-El ingreso a esta zona es por la av. tamburco que sale de la plaza de

Zona A Tamburco con un asfaltado de 100m aprox. sus vías de acceso en su mayoría son trochas.

Zona B Sus vías de acceso no están asfaltadas en su totalidad, tiene por ingreso por la avenida luna Pizarro.

Zona C -Esta zona tiene acceso a la panamericana Abancay –Cusco, se encuentra asfaltada.

2.2.1.2.- Saneamiento del terreno (Instalaciones de Electricidad, Agua)Zona A Existe disponibilidad de terreno, no cuenta con los saneamientos

respectivos.Zona B Existen terrenos libres para venta pero no cuenta el saneamiento

respectivo y la expansión demográfica por la cercanía a la UNAMBA. Es Copado cada vez más.

Zona C Los terrenos cuentan con instalaciones de agua, luz existen terrenos disponibles para venta, se encuentra cerca de la panamericana.

2.2.1.3.- Costo del terreno.El costo de terreno oscila entre S/. M2 180 – 90 nuevos soles De acuerdo

Zona A

Zona B

a la cercanía a la plaza de tamburco.El costo de terreno de acuerdo a la municipalidad de tamburco es S/. m2

120.00 nuevos soles.Zona C El costo de terreno de acuerdo de la municipalidad de tamburco es s/. M2

80.00 nuevos soles.

2.2.1.4.- Política distrital de acorde a la planificación urbanística del distrito tamburco. Zona A Es considerado zona agrícola y ganadera, la extensión poblacional

recién esta abarcando parte de esta zona.Zona B Los terrenos es abarcado por la expansión demográfica, debido a la

cercanía a la UNAMBA, es lotizado los terrenos.Zona C Esta destinada para la expansión demográfica, cuenta con extensiones

de terrenos libres.

Según el Plan Director de Abancay 2006- 2020 no existe una zona destinada exclusivamente como zona industrial.

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2.2.2.-Ubicación:

Luego de haber evaluado los factores resulta como ganador la zona “C” donde se instalará la planta procesadora de hidromiel la planta estará ubicada en el margen izquierdo de la panamericana(Abancay – Cusco) en el distrito de tamburco,

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2.2.2.1.-Dirección exacta de la planta procesadora de hidromiel:

III.- TAMAÑO DE LA PLANTA

3.1.- Materia primaLa producción de miel ha ido incrementándose considerablemente en los últimos años en la regiónApurimac, las estadísticas muestran una producción de 7,0 Tn/año en la provincia de Abancay.(Informe por el presidente de la mesa temática de Abancay)

3.2.-MercadoEl principal mercado será la cuidad de Abancay, para luego extenderse a las provincias de Grau, cotabambas- chalchuacho, donde el consumo es habitual por tener una actividad económica por influencias de la Minería; como también por medio de encuestas ya cuentan con centros de diversión o reuniones como discotecas, donde el consumo es habitual.El mercado potencial para el hidromiel se va destinado la clase media como también a la clase adinerada, personas entre las edades de (18 – 45 años), que concurren a los centros de diversión y reuniones de la ciudad de Abancay, en su mayoría los centros de diversión están situadas en la parte céntrica de la cuidad en las avenidas arenas, Arequipa, entre otros.

3.3.-TecnologíaPara la elaboración de hidromiel se implementara con tecnologías apropiadas para el proceso, teniendo los conocimientos del proceso, así como la aplicación del BPM, se producirá hidromiel de condiciones óptimas y de calidad para su consumo.

3.4.-FinanciamientoPara poner en funcionamiento esta planta de procesamiento se recurrirá a las entidades financieras. Se transformará 300,0 Kg. de miel de abeja por cada ciclo de proceso, cada ciclo tiene una duración de 30 días hasta llegar a un producto terminado (hidromiel), además al año se podrá transformar3600.0 Kg. de miel que representa el 51.43 % de la producción total de miel en la provincia deAbancay.

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IV DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO.

4.1.-Diagrama de flujo

Miel de abeja

Recepción

Agua 75 % Preparación del mosto

Pérdidas 0,5%8 – 10 min. Tº Ebullición

Levaduras 0.5 gr./l. A Tº (25 – 30ºC)

Metabisulfito de Na

Pasterización del mosto

Inoculación de levaduras

Fermentación del mosto (0.1g/l) Perdida 0,0004 %

Trasiego Perdida 4,0 %

Bentonita 0,012% Clarificado

Envasado

Bentonita + partículas 1,5%

Perdidas 0.05%

Almacenamiento

4.2.-RECEPCION DE MATERIA PRIMALa materia prima (miel) se recepcionará en condiciones optimas, que sea miel orgánico, natural, que sea miel madura y de color no muy oscuro, se recepcionará en baldes de 18.00 litros para facilitar su manipuleo.

4.3.-PREPARACIÓN DEL MOSTO.El preparado del mosto se realizara en la marmita para luego pasteurizarlo, consiste en la adición del75% de agua y 25% de miel, se realiza la mezcla con una paleta removiendo bien para facilitar la disolución esta operación se realiza con la finalidad de disminuir el contenido de grados Brix de la miel, además para reducir su viscosidad.

4.4.- PASTEURIZACION DEL MOSTO. Se pasteuriza del mosto se realizara en una marmita enchaquetada con la finalidad de reducir la carga microbiana y eliminar proteínas de la miel que están presentes en el mosto, esta operación se lleva acabo durante 8 a 10 minutos a una temperatura de ebullición.

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4.5.-INOCULACIÓN DE LA LEVADURAEl mosto esterilizado se enfría a una tº de 25-30 ºc para facilitar el desarrollo de las levaduras, luego se mezcla un poco del mosto a fermentar con la levadura a fin de activar utilizando una relación de0.5 gr /lt. Luego se deja reposar en un sitio abrigado (25-30ºC) hasta que se observe producción de gas (burbujeo), Una vez, activada la levadura se siembra finalmente en el tanque de fermentación.

4.6.-FERMENTACION DE MOSTO.Se debe utilizar un fermentador de acero inoxidable, debe estar perfectamente limpio y esterilizado antes de iniciar la fermentación, una vez lleno, se limpia la boca y se tapa con un lienzo o una tapa del fermentador.Se deja fermentar durante 24 horas y luego se agrega meta bisulfito de sodio utilizando una relación de 0.1 g/l. bien pulverizado, para agregar el meta bisulfito conviene disolverlo en agua y se revuelve con una cuchara para mezclarlo uniformemente. La fermentación alcohólica se llevara acabo durante15 días.

4.7.-EL TRASIEGOEl primer trasiego se realizara luego de los 15 días, durante la fermentación lenta será bueno hacer dos trasiegos, con un intervalo de 5 días entre uno y otro. Se hará a fermentadores bien limpios, se realiza esta operación con la finalidad de eliminar las levaduras muertas y algunas partículas que estén en el licor fermentado, se realizara esta operación de trasvase dos veces, lo que se requerirá 10 días.

4.8.-CLARIFICADOAdicionamos al hidromiel turbio una sustancia capaz de ejercer acción coagulante y flocularte(bentonita) que arrastra consigo las partículas en suspensión al fondo del recipiente para luego separarlo, se introduce a razón de 120 mg./l de hidromiel. Se dejara para la sedimentación 4-5 días, luego proceder la separación.

4.9.-ENVASADOPara el envasado se utilizara una envasadora manual, Se envasara en botellas de vidrio 750.00ml. Una etiqueta vistosa se prestará muy bien para darle una buena presentación al hidromiel.

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V.- BALANCE DE MATERIA DEL PROCESO PRODUCTIVO

En el proceso de elaboración de hidromiel se utilizará 300 kg. Materia prima (miel de abeja), se realizara una mezcla con 75% de agua, para ello se considera la densidad del agua 1000Kg./m3 a 20 ºC.

PREPARACION DEL MOSTO

PRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Miel 300,00 25 Mosto 1.200,000 100

Agua 900,00 75

TOTAL 1.200,000 100 1.200,000 100

PASTEURIZADO DEL MOSTO

PRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Mosto 1.200,00 100 mosto pasteurizado 1194,000 99,5

perdidas 6,000 0,5

TOTAL 1.200,00 100 1200,000 100

INUCULACION DE LEVADURAS

PRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Mosto 1194,00 99,95 Fermento 1194,597 100

Levaduras 0,597 0,05

TOTAL 1194,597 100 1194,597 100

FERMENTACION DEL MOSTOPRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Fermento 1194,597 99,99 Hidromiel 1194,712 99,9996

Metabisulfito de sodio 0,119 0,01 perdidas 0,004 0,0004

TOTAL 1194,716 100 1194,716 100

TRASIEGO

PRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Hidromiel 1194,712 100 Hidromiel 1146,924 96

perdidas 47,788 4

TOTAL 1194,712 100 1194,712 100

CLARIFICADO

PRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Hidromiel 1146,923 99,988 Hidromiel 1129,855 98,5

Bentonita 0,138 0,012 Perdidas 17,206 1,5

TOTAL 1147,061 100 1147,061 100

ENVASADO

PRODUCTO ENTRA Kg. % PRODUCTO SALE Kg. %

Hidromiel 1129,855 100 Hidromiel 1129,290 99,95

Perdidas 0,565 0,05

TOTAL 1129,855 100 1129,855 100

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5.1.- DIAGRAMA DE FLUJO CUANTITATIVO

Diagrama de flujo: Miel de abeja

(300,00kg.)

Agua 900,00Kg.

Recepción

Miel 300,0 Kg.

Preparación del mosto

Mosto 1200,0 kg.8-10min Tº. Ebullic. Perdida 6,00Kg.

Pasterización del mostoMosto 1194,0 Kg.

Levaduras 0,597 Kg.

a Tº 25-30ºC. Inoculación de levaduras

Mosto 1194,597Meta bisulfito Perdidas 0,004 Kg.

de sodio 0,119 Kg. Fermentación del

Hidromiel 1194,712 Kg.

Trasiego

clarificado

Perdidas 47.788 kg.

Hidromiel 1146,924 Kg. Bentonita + partículas

Bentonita 0,138 Kg. 17,206 Kg. Hidromiel 1129,855 Kg.

PEnvasado Perdidas 0,565 Kg.

Hidromiel 1129,290 Kg.

Almacenamiento

VI.- CARACTERISTICAS FISICAS DE LA PLANTA

6.1.- CALCULO DE SUPERFICIES DEL ÁREA DE PLANTASe sigue los procedimientos siguientes:

Superficie estática (Ss)La superficie se calculará en función del área que ocupa los equipos así como:

Ss=L x ADonde:

L: largo A: ancho

Superficie de gravitación (Sg)Espacio necesario para el movimiento, tanto para el personal como para los materiales

Sg=Ss x N

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Donde: N: numero de lados útiles de trabajo de maquinaSg: superficie gravitacional.

Superficie de evolución (Se)Área destinada a la circulación del personal y operación de las maquinarias.

Se= (Ss+Sg ) K

Donde:K: constante resultante del cociente entre el promedio de altura de los elementos Móviles y dos veces el promedio de la altura de los elementos estáticos.

Area totalAt= (Ss+Sg+Se )m

Donde:m: numero de equipos u maquinaria.

6.1.1.- SALA DE PROCESO

AREA EQUIPOS/MATERIALES L(m) A (m) N K M Ss m2

Sg Se A. Tot. m2

Recepción de Baldes de 18. lt. 0,25 0,25 1 1,03 17 0,06 0,06 0,13 4,31m.p Balanza de 50 kg cap 0,50 0,60 2 1,03 1 0,30 0,60 0,93 1,83

Pasteurizado Marmita 0,85 0,85 2 1,03 1 0,72 1,45 2,23 4,40

Inoculación de levaduras

Recipiente aceroinox. 0,50 0,50 1 1,03 1 0,25 0,25 0,52 1,02

Fermentación Fermentadores 0,70 0,70 1 1,03 12 0,49 0,49 1,01 23,87

Trasiego y Fermentadores 0,70 0,70 1 1,03 12 0,49 0,49 1,01 23,87

Clarificado Baldes 18 lts 0,25 0,25 1 1,03 4 0,06 0,06 0,13 1,02

Mesa 2,50 1,00 4 1,03 1 2,50 10,0 12,88 25,38Envasado

Otros

Envasadora 0,70 0,70 2 1,03 1 0,49 0,98 1,51 2,98

Bandejas 0,50 0,40 1 1,03 43 0,20 0,20 0,41 34,92

(Utensilios) Tamices, paletas, 0,90 0,90 1 1,03 1 0,81 0,81 1,62AREATOTAL 125,21

6.1.1.1.-Grafica de la distribución de equipos en el área de procesos 17.87,0 m

Marm ita

En vas

7,0 m

Sala de fermentación

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6.1.2.-OFICINA ADMINISTRATIVASe considera un área de 20,0 m2.

6.1.3.-ALMACEN DE MATERI A PRIMALa transformación de miel de abeja al año es de 3600,0 Kg. la cosecha de miel es semestral, por consiguiente se aprovisionará materia prima para un semestre, lo que se requerirá 100 baldes de 18 litros c/u, para almacenar 1800,0 Kg. de miel, se apilará uno sobre otro formando dos pisos.

Numero de baldes = 100 unid. Longitud de balde c/u = 0,25 m Ancho de balde c/u = 0,25 mEspacio de la pared hacia el producto dos lados = 0.5 m + 0.5 m =1,0 m. Espacio del pasadizo = 1,0 m

Longitud total del almacén = 3.0 m( 12 baldes de 0.25m c/u) + 2 m(espacio) = 5.0 mAncho total del almacén = 1.0 m (4 baldes de 0.25m c/u) + 1 m = 2,0 m

Área total de almacén de material prima = 5,0 m x 2,0 m = 10,0 m2

6.1.3.1.-Grafico del almacén de materia prima

5,0m

0,5 M

0,5m 0,25 m

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2 2,0m

3

4

0,5m

1, 2, 3, 4,5, 6,..Numero de baldes de 0,25 m c/u.

6.1.4.-ALMACEN DE PRODUCTO TERMINADO

Producto obtenido = 1129,29 Kg. hidromiel.Tomando en cuenta la densidad del vino = 990 Kg/m3

Vol .Hidromiel=mh /¿=1140.69<¿

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Mh = masa de hidromiel& = densidad de hidromiel. Volumen del envase 0,750 lt.Numero de botellas necesarias = 1520,0 unid. De envases.

Nª de Javas=(1520 Uni)/(12Uni)=126 Unid .

Se colocara 12 unid. De envases en una jaba. Largo de la jaba c/u = 0.50 m.

Ancho de la jaba c/u = 0,40 m.Espacio de la pared hacia las jabas = 0.5 m + 0.5 m =1,0 m. Espacio del pasadizo = 1,0 m

Las jabas se apilaran en tres pisos.

Longitud del almacén de producto terminado:=4,0m (10,0 jabas de 0,40 m) + 2m (espacio) = 6,0 m.

Ancho total del almacén de producto terminado:= 2,0m (4,0 jabas de 0,5 m) + 1,0 m = 3,0 m

Área total del almacén de prod. Terminado = 18.0 m2

6.1.4.1.-Grafico del almacén de producto terminado

6,0m

0,5m

0,5m

1,0m 0,5m

0.4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,5m

0,5m jabas jabas 3,0m

0,5m 1,0m

0,5 m0,5m

20

6.1.5.-CASA DE FUERZALa marmita funcionara con vapor, para ello la planta contara con una casa de fuerza que ocupará un

área de 20.0m2

6.1.6.-ALMACEN DE ENVASES E INSUMOSSe aprovisionará 756 jabas conteniendo 9072,0 unid. De botellas para un semestre, por lo tanto se requieres un espacio de 50,6 m2, se apilaran en 7,0 pisos. Se considera también 2,0 estantes cada uno con una dimensión de 2,0 m de largo por 0.5 m de ancho.Área total del almacén de envases e insumos =50,6 m2

6.1.6.1.-Grafico del almacén de envases e insumos

9,2m

0,5m 1,0m 0,5m

0.4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,5m

0,5m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 18

2

3

4

50,5m 6 jabas 1,0m jabas

5.5m

0,5m Estante Estante0,1m

0,5m

21

6.1.7.-GUARDIANIAConsideramos 6 m2

6.1.8.-AREA DE LAVADO DE BOTELLASSe considera el lavado manual de las botellas para ello se necesita un area igual al numero de jabas que se utilizara en el envasado del hidromiel, para ello se necesitará dos lavaderos de 1,0 m2 c/u. Ara total del área de lavado = 30,0 m2.

6.1.8.1.-Grafico del área de lavado

6,0m

0.4m 0,4m 0,4m1,0m 0,5m

0,5m

0,5m

0,4m 0,4m 0,4m 0,5m

0,5m jabas jabas 5,0m

0,5m 1,0m

1,0mlavadero lavadero

1,0m

0,5m

6.1.9.-CONTROL DE CALIDADControl de calidad se considerara un área de 12m2

6.1.10.-TANQUE DE AGUAConsideramos 12 m2

6.1.11.-AREA DE SERVICIOS HIGIENICOSEl servicio higiénico se considerará para mujeres y varones ocupando cada servicio higiénico un área de 6,0 m2, incluyendo su ducha y lavamanos para cada uno; por tanto se tendrá un área de 12 m2.

6.1.12.-VESTUARIOLa cantidad de operarios que trabajan en la planta es de 6 personas, por tantoSe considera un área de 1,0 m2/persona, se requerirá un área de 6 m2.

6.1.12.1.-Grafico del vestuario

6,0 m

1,0m

Área total de las áreas de la planta procesadora de hidromiel = 321.81 m2

22

6.2.-ESQUEMA DE LA TABLA RELACIONAL

La distribución de áreas nos permite determinar la cercanía de las áreas de la planta procesadora de hidromiel, si son adecuadas o no que un área este próximo al otro.

A. Sala de procesoB. Oficina administrativaC. Almacén de materia primaD. Almacén de producto terminadoE. Caza de fuerzaF. Almacén de materiales y otrosG. guardianía

H. área de lavado de botellasI. Control de calidadJ. Tanque elevadoK. SSHHL. vestuario

6.1.1.- Layout para la planta de hidromiel

A Sala de procesos

B Oficina administrativa

C Almacén de materia prima

X7E1

X7E1

UX4

I1,2

D Almacén de producto terminado

E Caza de fuerza

OX4

X4 O

X4 U

I1 U

X7 I1

O7X5

X3O

E2O

XX3

F Almacén de envases e insumosX4

O

UX4

U

X4

I2

I2 U

O X3

U O X3

XX3O

X3

G GUARDIANIA

H Área de lavado de botellas

O1 I2 O

U U X7O

U

OX3 X4

I Control de calidad I2 X3I1

UOXX3

J Tanque elevado

K SSHH

L Vestuario

UXX3 X3

O X3O

I7

ValoresA = Absolutamente necesaria E = Especialmente importante I = ImportanteO = NormalU = Sin importancia / indiferenteX = IndeseableXX = Muy indeseable

Razones:1=continuidad2 = control3 = higiene4 = seguridad5 = ruidos y vibraciones6 = energía7=circulación

23

24

VII.- DISEÑO DE MARMITA

Este diseño de la marmita funcionará con vapor que se generara mediante un caldero en

la planta, además será un evaporador abierto, el tratamiento térmico se realizara por

batch, por cada batch se pasteurizara 200.00 kg. de mosto, se efectuará 6.0 batch para

concluir la pasterización de los 1200.00kg.de mosto.

7.1.- DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MARMITA (Vm )

Masa del mosto a pasteurizar / batch = 200.00 kg Densidad de la miel = 1400.0 kg/m3

Densidad del agua a 20º C. = 1000 Kg/m3

Masa de la miel/batch = 50.00 Kg.

Masa de agua/batch = 150.00 kg

V=mt /¿=0.186 m3

Donde:

V = volumen total de la marmita

Mt = 200 kg. Masa total del mosto

ρc = densidad del mosto.

ρc= xapa

=1076.925 kg/m 3

ρ a = 1000.0 kg/m3 (Densidad del agua) ρ m = 1400 Kg./m3 (Densidad de la miel) Xa= 0.75 Fracción másica del agua Xm= 0.25 Fracción másica de la miel

Dando un factor de seguridad del 5.0% para evitar rebalses por los costados,

determinamos el volumen real de la marmita.

Vreal=0.186∗1.5=0.195 m 3

25

Vm = Vcil + Vse.Vm = Volumen de la marmitaVcil. = volumen del cilindro: τ R2h

Vse = volumen de la semi esfera: (2/3) τ R3

Relación entre la altura y el radio:

h = (1/2)D = RPor tanto: Vm = (5/3) τ R3

R=3√3∗Vm /5 t=0.334 mVm=0.195 m3R= 0.334 m. radio de la marmita

Finalmente se tiene:Hm = 2(0.334) + 0.0082 = 0.75 m. Hcil. = 0.416m

7.1.1.-Grafico de la marmita

26

7.2 BALANCE DE ENERGÍA EN LA MARMITA EN EL PROCESO DE PASTEURIZACION DELMOSTO

Se efectúa el balance de energía en la marmita con la finalidad de determinar la cantidad de vapor requerido para la pasterización del mosto.En cada operación de tratamiento térmico se pasteurizan 200.0 kg. de mosto es decir200.00 Kg. por batch.

QT = Qsm + Qsa + Qav + Qse + Qpp……………(I)

Donde:

QT = calor requerido Qsm = calor sensible de la miel Qsa = calor sensible del agua Qav = calor perdido en el vapor que sale Qse = calor sensible de la marmita Qpp = calor por perdidas

7.2.1.-CALCULO DEL CALOR SENSIBLE DE LA MIEL (Q1)

Q1 = m Cp (92-18)

Datos:

Masa de miel (m): 50.0 Kg. Calor especifico de la miel (Cp): 2.26Kj/ kgºC = 8,136 w-h/Kg. Temperatura de ingreso (Ti): 18 ºC Temperatura de esterilización (Tf): 92 ºC

Qsm = 30 103,2 w.

7.2.2.-CALCULO DEL CALOR SENSIBLE DEL AGUA EN EBULLICIÓN

Datos:

Q2 = m Cp (Tf-Ti)

Masa del agua total (m): 150.0 kg. Calor especifico del agua (Cp): 1.174 w/kg ºC Temperatura de alimentación (Ti): 18ºC Temperatura de operación (Tf): 92 ºC

Qsa= 4343.8 w.

27

7.2.3.-CALCULO DEL CALOR PERDIDO EN EL VAPOR QUE SALE

Datos:

Qav = mv λ v

Masa del vapor : 0.0024kg (según experimentos) Calor latente de vaporización ( λ v ): 632.44w-h/kg ºC (de tablas de

Geankoplis con las temperaturas de vapor y medio ambiente)

Qav = 1.52 w

7.2.4.- CALCULO DEL CALOR SENSIBLE DE LA MARMITASe da entre el vapor de agua y la pared de la marmita.

Qse = mm Cpa (Tf-18)

M = masa de la marmita = 189.19 kg. ( en anexo 1) Cp (calor especifico del acero) = 0,473 Kj/kg.ºC = 0,128w/Kg.ºC. Temperatura de alimentación (Ti)= 18,0 ºC Temperatura de ebullición = 92,0 ºC

Qse = 1792.008 w.

7.2.5.- DETERMINACIÓN DE LOS CALORES PERDIDOS POR LAS PAREDES DE LA MARMITA

Qpp = Qcond. + Qconv. + Qrad………………..(II)

7.2.5.1.- Calor perdido por conducción:

Qcond. = (k/x) Ac (92–te)

K = 16.13w/mºc Conductividad térmica de la marmita X = 0.00475 m espesor del acero de la marmita. (Por especificación de ASTM) Ac = 1.57 m2 área media de transferencia de calor. (anexo 2) Te = 91.869 ºC. temperatura en la película externa de la marmita (asumido)Qcond. = 698,412 W.

7.2.5.2.-Calor perdido por convección (Qconv.)

Qconv = heAe (te − 18)

Ae = área externa de la marmita: 2,736 m2 (en anexo)he = coeficiente convectivo: 5.064 w/m2ºC. (En anexo)te = temperatura en la película externa = 91,869º C (asumido) Qcov = 1023,46 W.

28

7.2.5.3.- Calor perdido por radiación

Qrad=Aex∗E∗¿(Te−Ta)

A= área externa de la marmita = 2.736 m2δ = constante de boltzmann = 5.669 x 10-8 w/m2K E = emisividad del acero = 0.0769Ts = temperatura de la película externa = 91.869ºC = 365.019 K Ta = temperatura ambiente = 18 ºC = 291.15 K

Qrad.= 8,81 x 10-7w

7.2.6 CALCULO DEL CALOR POR PERDIDASReemplazando en (II) perdida de calor por las paredes

Qpp = 1721.872 w

7.3.-CALOR TOTAL

Reemplazando en (I) se obtiene calor total

QT = Qsm+Qsa +Qav + Qse + Qpp

QT = 37 962.401 w

7.4.- CALCULO DEL CONSUMO DE VAPOR PARA ESTERILIZACION

QT = 37 962.401 W

Masa del petróleo (Mp)

Mp = calor total

Poder calorífica del petróleo Poder calorífico del petróleo = 19 300 BTU/lb 1btu/lb = 2,326015 j/g. 1w = 3600 J. Poder calorífico del petróleo = (19 300BTU/lb.)(2,326015 j/g) /(3600)=12,47

w/g. Mp= 3044,298 g. = 3.044 Kg, Densidad del petróleo crudo = 892 Kg/m3 1m3 = 264.18 galones Costo del petróleo S/. 8,40 nuevos soles

D = m == V = m = 3.044 Kg . = 0.00342 m3 (264,18 gal.) = 0,902 gal. == 1,0 gal. V D 892 kg/m3

Costo de pasterización = 1,0 gal X 8,30 soles. = 8.30 soles x galón.

29

VIII.- ILUMINACION DE LA PLANTA PROCESADORA DE HIDROMIEL

8.1 Calculo de iluminación de la sala de procesos

4m

7m

17.87m

8.1.1 Calculo del índice del local

k= abH (a+b)

= 17.87∗73(17.87+7)

=1.67 ……… ..Tipo G

8.1.2 calculo del factor de mantenimiento

Considerando lámparas fluorescentes de 3*40W, flujo luminoso de 3200 lumenes:

Fm=0.65….. (bueno)

8.1.3 calculo de factor de utilización

Tipo G

Techo: 70%

Pared: 30%

Fu= 0.47

8.1.4 calculo del flujo total (∅ t )

∅ t= ESfu∗fm

=250∗7∗17.870.47∗0.65

=102364.97 lumenes

8.1.5 calculo de número de lámparas (N l)

Nl=∅ t∅ l

=102364.973200

=32 lamparas

8.1.6 calculo de numero de artefactos o lúmenes (Na)

30

Na=322

=16 lumenes.

8.1.7 Calculo de potencia consumido

P=n∗Pcl

P=32∗40=1280 W .

8.1.8 Calculo de sección del conductor

I= PV

=1280 W220 V

=5.82 Amperios

8.1.9 Distribución De Luminarias En La Sala De Procesos.

7m

17.87m

31

8.2.- INSTALACIONES ELECTRICAS EN LA PLANTA DE PROCESAMIENTO DE HIDROMIELCuadro: descripción de las instalaciones en planta

Descripción Conexión potencia instaladaBomba de agua monofasico 1.5 Hpgenerador trifasico 8 Hpalumbrado monofasico 0.8 HpToma corriente monofasico 3.35 Hpcaldero trifasico 2 Hp

8.2.1 calculo de la corriente de carga (Ic)Cuadro: Potencia (Hp) Potencia en Amperios1.5 58 220.8 2.83.25 92 6.5

8.2.2 capacidad del conductor Se el 25% de la corriente de carga Potencia (Hp) Potencia en Amperios Ajustando(tabla 0,07)1.5 1.25*5= 6.25 108 1.25*22= 27.5 300.8 1.25*2.8= 3.5 53.25 1.25*9= 11.25 152 1.25*6.5= 8.13 10

8.2.3 tipo de conductor

Potencia (Hp) ID Seccion del conductor (mm2) Diámetro de tubos (pvc)1.5 10 1.5 5/8”8 30 6 3/4”0.8 5 0.75 5/8”3.25 15 2.5 5/8”2 10 1.5 3/4”

8.2.4 calculo del protector térmico (fusible)Se considera el 300% de corriente de carga.

Potencia (Hp) Potencia en Amperios Ajustando (tabla 0.07)1.5 3*5 = 15 158 3*22 = 66 700.8 3*2.8 = 8.4 103.25 3*9 = 27 302 3*6.5 = 19.5 20

32

8.2.5 tablero generalSe considera el 20% más del valor del fusible.

Potencia (Hp) +20% Ajustado (tabla 0.07), en Amperios1.5 1.2*15= 30 308 1.2*70= 84 900.8 1.2*10= 12 153.25 1.2*30= 36 402 1.2*20= 24 25

8.2.6 fusible de llave generalSe considera la carga de mayor potencia, y se le agrega el 25%, y luego se le suma los

demás amperios.

Ic=(1.25∗22 )+(5+2.8+9+6.5 )=50.8 Amperios≅ 60 Amp.

If =300 %de Ic=180 Amp≅ 200 Amp

Iu=1.2∗200=240≅ 250 Amp.

8.2.7.- Diagrama Unifilar

3* 30 3* 15

5/8” 1.5HP

3* 90 3* 70

¾” 8HP

3*200

3*250 3* 15 3* 10 5/8” 0.8HP

3* 40 3* 30 5/8” 3.25HP

3* 25 3* 20 ¾” 2HP

33

CONCLUSIONES:

Un batch que consta de media hora de pasteurizado se utilizara un volumen de

0,902 galones de petróleo lo que implica el gasto de 8,30 nuevos soles por batch,

en un batch se pasteurizara 200,0 kg. de mosto, además 1200,0 Kg. de mosto se

pasteurizara en 3,0 horas lo que implica un gasto de pasteurizado de 24.90 soles

el total de mosto.

La instalación de planta procesadora de hidromiel será rentable en vista del

costo de pasteurizado del total del mosto utilizando vapor nos conlleva a un

gasto de 24,90 nuevos soles.

Debido al incremento de la producción de miel a nivel local y departamental,

nos conlleva a realizar el Diseño de Planta del proceso de Hidromiel, dándole

un valor agregado. Puesto que en estos tiempos los consumidores son muy

exigentes con su paladar.

El presente trabajo es un aporte para el desarrollo Regional, puesto que

contribuye mejorando la economía de los Productores de miel y de la misma

manera el producto ( hidromiel) es una bebida fermentada similar a la cerveza

que no causa efectos secundarios en el organismo y satisface las necesidades del

consumidor.

BIBLIOGRAFIA

G. D. Hayes (1992), manual de datos para ingeniería de los alimentos, editorial

acribia – Zaragoza España.

J. G eankoplis, A. (1998), Operaciones unitarias

Factores de conversión de ingeniería.

34

35

ANEXO

1.- Determinando masa de la marmita

Marmita=( Ai+ Ae)eρ………..(I)

36

Ai = Aet. hallado.Área interna = área total hallado para la marmita.

Donde:

Ai = área interna de la marmita = 2,274 m2

Ae = Área externa de la marmita = 2,736 m2

e = Espesor del acero = 0,00475 m

Ai = 2πRh + 2piR2

Ai = 2(3,1415)(0,334)(0,75) + 2(3,1415)(0,334)2

Ai = 2,274 m2

Ae = 2piRh + 2piR2

E = 0,05m (espesor de la chaqueta)Radio externo = radio interno+ espesor de la chaquetaRe = 0.334 m + 0,05 m. Re = 0.384 m2

Ae = 2(3,1415)(0,384)(0,75) + 2(3,1415)(0,384)2

Ae = 2,736 m2

En……….(I)

Mmarmita = (2,274 + 2,736)(0,00475)7950,0)Kg/m3

Mmarmita= 189,19 Kg.

37

2.- Área media de transferencia de calor

AML = (Re − Ri )

Ln( Re ) Ri

Donde:Re = radio externo Ri = Radio interior Ac = 1,57m2

Calculando coeficiente convectivo (he)

Asumiendo : T1 = 91,869 ºC = 365,019 ºK

Temperatura de ambiente, Ta =18 ºC = 291,15ºK

Calculamos la temperatura promedio (Tp):

Tp = 328,08 K

Propiedades del aire a la temperatura promedio (en tablas de Geankoplis)

ρ = 1,043 Kg/m3

Cp= 1,009Kj/KgºC

µ = 2,203 x 10-5

K = 0,02925 W/mºC

Para una convección natural:

Gr =3 *L ρ 2 * β g* * (

1T− T ∞ )

µ 2

Donde:

= 0, 50L m

β Coeficiente de dilatación

1 1β = =

Tp 338, 66º K

β = 2,953*10 3 1K− −

Gr = 2035354459

Entonces numero de prant:

Cp * µPr =

K

Pr = 0,70

Donde:

Gr* Pr = (2035354459)

(0,70) Gr*Pr = 1425283924

Con este valor se va a la tabla de

38

n= 1/3

Entonces:

Nu= c(Gr*Pr)n

Nu= 112,54

Pero:

he L

Nu = *

he = Nu * K

Geankoplis. C = 0,10

K L

he = 5.064 w/m2ºc

39