Trabajo de Planta Piloto

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1 Elaboración del Néctar en la Planta Piloto Cálculos Económicos Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Química e Ingeniería Química E.A.P. Ingeniería Química Tema ESTIMACIÓN DE CAPITAL FIJO DE UNA PLANTA PILOTO PARA LA ELABORACION DE NECTAR EN LA PLANTA DE ALIMENTOS DE LA UNMSM”. PROFESOR: Romero Otiniano HORARIO: Viernes y Sábado 02:00pm – 04:00pm INTEGRANTES: ARRIETA CHOLÁN, Lucas Armando (Nº de matrícula: 09070160) VERA CHAVEZ, Luz Angelica

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Elaboración del Néctar en la Planta Piloto

Cálculos Económicos

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Facultad de Química e Ingeniería Química

E.A.P. Ingeniería Química

Tema

“ESTIMACIÓN DE CAPITAL FIJO DE UNA PLANTA

PILOTO PARA LA ELABORACION DE NECTAR EN LA

PLANTA DE ALIMENTOS DE LA UNMSM”.

PROFESOR: Romero Otiniano

HORARIO: Viernes y Sábado 02:00pm – 04:00pm

INTEGRANTES:

ARRIETA CHOLÁN, Lucas Armando (Nº de matrícula: 09070160)

VERA CHAVEZ, Luz Angelica (Nº de matrícula: 09070044)

22 de Octubre del 2012

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INDICE

Págs.

1. Principios de la Elaboración de Néctar en una planta piloto 3

2. Descripción general del proceso para la elaboración de néctar en la planta piloto 7

3. Diagrama de Flujo 8

4. Descripción de Equipos empleados 10

5. Estimación de Costos 18

5.1 Estimación de Costos de Equipos Adquiridos 18

5.2Estimación de inversión a partir del costo de Equipos ( Tabla 17) 19

5.3Estimación del Capital Fijo en una Planta nueva (Tabla 4 ) 20

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1. Principios de la elaboración de Néctar en una planta Piloto

Una de las formas más importantes de aprovechamiento de frutas en general, es mediante la obtención de pulpas concentradas, a partir del cual se pueden obtener diversos productos como: pulpas congeladas, pulpas enlatadas, néctares, mermeladas, así como también es muy utilizado por la industria heladera. En nuestro país se procesan pulpas concentradas y néctares como: manzana, maracuyá, durazno, piña, naranja, cocona y tamarindo. Estas luego de ser tratadas térmicamente, son procesadas en forma de néctares o congeladas y almacenadas, teniendo así la posibilidad de poder contar con un stock de materia prima sobre todo en épocas de escasez, así la producción es constante durante todo el año. Las pulpas de mayor demanda son las de maracuyá, mango y durazno.

CONSIDERACIONES GENERALES

Las frutas que se emplean en la fabricación de néctares deberán encontrarse en estado fresco y maduro, su textura debe ser firme y no sobre maduro, es decir en grado óptimo de madurez. Asimismo, se deben tomar en cuenta los cambios que ocurren duran te su maduración y éstos son físicos y químicos, como cambios en el color y ablandamiento de la pulpa. Estos cambios ocurren debido al cambio de protopectina a pectina y a la acción de la enzima en las paredes celulares y el ablandamiento de la pulpa va asociado con la solubilidad progresiva y la despolimerización de las sustancias pépticas. En la obtención de néctares debemos tomar muy en cuenta la presencia de enzimas en las frutas, que causan oxidación provocando cambios en el color y en el sabor. Esta oxidación es tan rápida que de ellas producen grandes pérdidas de vitamina C. Las enzimas son sustancias de naturaleza proteica y por consiguiente al igual que el resto de las proteínas son desnaturalizadas fácilmente por acción del calor, las enzimas son por tanto muy termolbiles y si se calientan a temperaturas de 70 – 80°C por 2 a 5 minutos, la actividad de la mayoría de ellas quedan destruidas por este proceso, que industrialmente es denominado "blanqueado".

MATERIAS PRIMAS

En la elaboración de pulpas y néctares intervienen las siguientes materias primas:

FRUTAS.

Las frutas son especies vivas que siguen respirando después de la cosecha. La respiración va acompañada de la transpiración del agua contenida en las células. Es por esta transpiración que las frutas se marchitan. El estado de madurez de las frutas es importante para obtener un producto con las características deseadas. La cosecha de estas debe efectuarse en el momento adecuado. Una recolección en una ‚poca inadecuada favorece el desarrollo de anomalías que son perjudiciales para la elaboración y conservación del producto. Una recolección temprana impide la maduración del producto durante su almacenamiento.

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Además la fruta demasiado verde es propensa a alteraciones fisiológicas y a una elevada transpiración. El producto cosechado tardíamente tiene un tiempo de conservación menor. Además es más sensible a la podredumbre y a los efectos adversos a la manipulación.

AZUCAR

Azúcar blanca o sacarosa, compuesta por una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. Las concentraciones de soluciones de sacarosa se pueden medir mediante un refractómetro dando la medida en grados Brix (% de sólidos solubles) o mediante densímetros en grados Brix o en grados Baum‚, el cual mediante flotación del instrumento en la solución a medir nos indicar la concentración de sólidos solubles. El grado Brix solamente es definido a la temperatura de 20øC. A esta temperatura, el grado Brix equivale al porcentaje del peso de sacarosa en una solución acuosa. Si una solución a 20øC tiene 45 °Brix, esta solución tiene 45% de sacarosa. En la práctica la concentración se determina con refractómetro provisto de una escala en grados Brix. Si el refractómetro no tiene la escale en grados Brix, se determina la concentración con el índice de refracción correspondiente. La relación °Brix y el índice de refracción a la temperatura de 20°C, asi como la cantidad de azúcar a añadir a un litro de agua para preparar las soluciones correspondientes, es la siguiente:

EQUIPOS 1. Mesa de selección de acero inoxidable 2. Marmitas semiesféricas 3. Molino coloidal 4. Refinadora 5. Balanzas 6. Cerradora de latas o selladora de polietileno 7. Densímetros (°Baume) o refractómetro (°Brix) 8. pHmetro o cintas de pH

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CONTROLES A EFECTUARSE

1. Rendimientos 2. Porcentaje de sólidos solubles o °Brix 3. Acidez titulable 4. pH

FLUJO DE PROCESAMIENTO

Recepción y clasificación

Las frutas se transportan y recepcionan en las mejores condiciones higiénicas-sanitarias y la clasificación se efectúa de acuerdo al grado de madurez y variedad.

Lavado y selección

El lavado de la fruta es muy importante ya que la mayor parte de estas, acumulan algo de tierra. Aquella fruta que ha sido contaminado con fruta mohosa, requiere de un lavado más enérgico. Luego del lavado de la fruta, se proceder a sumergirla en una solución de TEGO 51 al 1 por mil con la finalidad de desinfectarla y eliminar cualquier microorganismo presente. La fruta permanecer en la solución por espacio de tres minutos, luego del cual se escurrir para seguir con el proceso de obtención de pulpa. 6.3 Pelado y descorazado Esta operación solo se realiza en la fruta con hueso, como el durazno. El descorazado podrá efectuarse en forma manual o a m quina. En forma manual el durazno se divide en dos mitades por la línea de sutura, con ayuda de una cuchara deslizadora para durazno, se extrae. El pelado de la fruta muchas veces no se realiza, otras si. El durazno debe pelarse, y por lo general las industrias emplean las lejías caliente para dicho pelado.

Blanqueado

Se entiende por blanqueado, a la etapa en la cual las enzimas de las frutas son inactivadas por acción del calor. En el procesamiento de las frutas debe anularse por completo la actividad de las enzimas, puesto que dicha actividad provoca empardeamiento enzimáticos, pudiendo producir alteraciones en el sabor, aroma y el valor nutritivo de las proteínas oxidantes.

ELABORACION DE NECTARES

La elaboración de néctares consiste en realizar una mezcla apropiada de pulpa y jarabe de azúcar acidificada con acido cítrico en tal proporción que mantenga el pH constante a través del proceso. El jarabe resultante es llevado luego a un llenadora de latas, para luego ser pasteurizado. La mezcla a realizar entre pulpa y jarabe deber ser de 1:1, 1:2, 1:3. Por supuesto variara la proporción dependiendo de la variedad de fruta.

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Existen dos métodos para la elaboración de néctares. Un método es empleando la pulpa de fruta refinada con jarabe de azúcar acidificado, de 30°Brix. El néctar resultante debe ser pasteurizado a 77°C rápidamente y envasado a esta temperatura. Otro método del cual se obtiene un néctar de excelente sabor es mediante el presionamiento de la pulpa, obteniéndose así un néctar de textura suave que retiene el sabor característico. El néctar es luego pasteurizado a 82°C y llenado en envases que luego son cerrados y enfriados. Este proceso se utiliza por lo general en duraznos, ciruelas y frutas similares.

ESTABILIDAD DE LOS NECTARES

La mayoría de néctares elaborados a partir de pulpas de frutas, son inestables y los sólidos precipitan en el fondo del envase, es por esto que para dar una mejor apariencia, consistencia y textura se utilizan sustancias estabilizadoras o gomas, las cuales se definen como polisacáridos. Existen en el mercado muchos estabilizadores o gomas como la gelatina, la caseína (proteínas); las gomas sintéticas como la metilcelulosa y el carboxil metilcelulosa (CMC) que son polisacáridos. Otros productos también que no son polisacáridos como las gomas de tragacanto, agar-agar, carragenina, que son usadas como estabilizadores en néctares. En la actualidad se utiliza como agente estabilizador y engrosador de pulpas y néctares, el carboxilmetilcelulosa (CMC) que es una goma sintética que tiene excelente afinidad con el agua y buenaestabilidad durante la pasteurización, tiene además la propiedad de aumentar la viscosidad de la solución a la que es aplicada.

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1. Descripción General del Proceso para la elaboración de Néctar en la Planta Piloto

ALMACENAMIENTO

La fruta es comprada y almacenada para su uso. Luego se procede al pesado, destarando el peso de las cajas y así obtener el peso exacto de las frutas.

SELECCIÓN

Luego del pesado se procede al vaciado, de las cajas que se usaran para el proceso, para separar las que estén golpeadas, que aun no estén maduras o que se encuentren muy maduras con tendencia a descomposición.

LAVADO

Se hace el lavado de las frutas seleccionadas, e un lavador de aspersión, y estas son transportadas por la faja transportadora.

PRE COCCIÓN

Estas frutas lavadas pasan a la pre cocción

Luego por el PULPEADO Y REFINADO

NECTARIZACIÓN Y PASTEURIZACIÓN

Este proceso es importante ya que de él depende la calidad del producto obtenido.

ENVASADO

ENFRIADO

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2. DIAGRAMA DE FLUJO

Faja Transportad

Ciropera I

Marmita II

Marmita I

Molino Coloidal

Unidad de Precocido

Pulpeadora I

Sistema de Envasado

Evaporador al Vacio

Producto Final

Ciropera III

Ciropera II

Fruta Seleccionada

Pulpeadora II y

Refinado

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Unidades independientes

Sistema de Envasado

Mezclador Tipo Pantalón

Tecle Autoclave

Esterilizante

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3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS EMPLEADOS

1. Faja Transportadora

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2. Unidad de Pre cocido

Se alimenta de vapor: vapor vivo(calienta directamente) vapor secundario para la chaqueta

Esta unidad sirve para realizar la pre cocción de las frutas, triturándolas parcialmente, para inhibir la actividad enzimática, procedimiento que facilita en gran parte la operación posterior de pulpeado.La fruta entra por la tolva de alimentación, en forma dosificada siendo triturada suavemente mediante el triturador compuesto de ruedas dentadas, fabricadas de goma. El calentamiento se efectúa mediante adición de vapor directo e indirectamente

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a través de las paredes. La fruta ya calentada sale con la ayuda de las paletas extractoras, por la tolva de salidero.

3. Pulpeadora En la planta piloto se tiene una pulpeadora y refinadora que sirven para sacar semillas y colar jugos y pulpas de diferentes frutas, consta de tres varillas trituradoras que están enlazadas con mangueras que son las que efectúan la operación de quitar semilla.Para el funcionamiento de la pulpeadora de frutas, se introduce el correspondiente cilindro de tamiz, prestando atención a la posición correcta. Luego se monta el colador o quita semillas. El motor se puede poner en marcha, poniendo en la maquina aproximadamente 10 kg de la fruta, para que la maquina no trabaje en vacío y evitar así la fricción de las mangueras que recubren los brazos del colador. La fruta debe ser dosificada uniformemente. A nivel de planta piloto la capacidad de trabajo de la pulpeadora es de 300 Kg/h

(aprox) de tamaño

de pulpeado.

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4. Molino coloidal En la planta piloto se encuentra un molino coloidal tipo A 11ZMA, que trabaja con 5.4HP de potencia. Un molino coloidal esta compuesto por una superficie estacionaria y una superficie rotatoria situados de forma que quede entre ellos una pequeña separación ajustable a través de la cual pasa la emulsión y al pasar entre la superficie los líquidos son sometidos a cizalla y turbulencia con la consecuente dispersión de la fase interna. Se utiliza para romper grumos o conglomerados unidos por fuerzas leves. El principio de su funcionamiento en crear una corriente de fluido de alta velocidad que ejerza fuerzas cortantes extraordinarias dentro del fluido que sirven para dividir las partículas.

5. Marmitas de Campana: Consiste en un recipiente semiesférico provisto de una parte superior cilíndrica, que tiene en el borde una punta acanalada para que se vierta con facilidad el producto que contenga. Esta marmita esta rodeada por una camisa calefactora, tanto la marmita como la camisa calefactora están hechas de Acero inoxidable.

Dimensiones:

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Diámetro de la marmita 0.4 m

Diámetro de la camisa calefactora 0.45 m

Profundidad de la marmita 0.29 m

El grupo de marmitas de campana, constituido de tres marmitas, opera a 3Kg/cm2, tienen una capacidad de 20 L.

6. Homogenizador Se puede usar para homogenizar productos como: leche, manteca, yogurt, zumos de frutas, aceites esenciales, etc. Un homogenizador esta constituido básicamente de una válvula de homogenización y una bomba de alta presión, la válvula proporciona la abertura ajustable del orden de varias milésimas de centímetro a través de la cual se bombea la emulsión de proporciones de hasta 700 Kg/cm2

7. Ciroperas En la planta piloto se encuentran 3 Ciroperas, semindependientes.Solo van conectadas con línea de vapor.Especificaciones Técnicas:

Diámetro 38 cm

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Altura 28 cm

Capacidad 20 L

Material Acero Inoxidable

Presión de Operación 3 Kg/cm2

8. Autoclave Una autoclave es un recipiente metálico de paredes gruesas con un cierre hermético que permite trabajar a alta presión para realizar una reacción industrial, una cocción o una esterilización con vapor de agua. Su construcción debe ser tal que resista la presión y temperatura desarrollada en su interior. La presión elevada permite que el agua alcance temperaturas superiores a su punto de ebullición. La acción conjunta de la temperatura y el vapor produce la coagulación de las proteínas de los microorganismos, entre ellas las esenciales para la vida y la reproducción de éstos, cosa que lleva a su destrucción.

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9. Tecle Es un equipo que sirve para transportar los alimentos y consta de un soporte y un gancho.

10.

Mezclador de Pantalón Esta mezcladora destaca por su rapidez, facilidad de limpieza, amplia utilidad y gran precisión para mezclas de sólidos en polvo o granulados con una dispersión

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de 1 a 10,000 partes y con posibilidad de adición de líquidos hasta un máximo del 10.

11. Evaporador al vacio

Consiste en reducir la presión del interior de la caldera del evaporador por debajo de la presión atmosférica. Esto permite reducir la temperatura de ebullición del líquido a evaporar, lo que reduce la cantidad de calor a aportar/eliminar en el proceso de ebullición y de condensación, además de otras ventajas técnicas como la de poder destilar líquidos con alto punto de ebullición, evitar la descomposición de sustancias sensibles a la temperatura, etc.Teniendo en cuenta que la evaporación es un sistema de separación, se constata la presencia de tres fluidos diferenciados: Alimento, Destilado y Concentrado.

12. Bomba al Vacio de sello hidráulico Provoca el vacio,succiona,genera hasta 30 mmHg.

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13. Tablero Eléctrico

4.

ESTIMACION DE COSTOS

4.1. Estimación de Costos de Equipos Adquiridos

EQUIPOS UNIDADES COSTO ($)

AUTOCLAVE 1 12000

PRECOCIDO 1 18000

PULPEADORAS 2 12000

MOLINO COLOIDAL 1 6000

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CIROPERA 3 12000

MARMITA 2 12000

UNIDAD DE LLENADO SEMIAUTOMATICO 1 15000

MEZCLADOR PANTALON 1 10000

LAVADORA DE BOTELLAS y difusor de vapor

1 18000

FAJA TRANSPORTADORA 1 12000

BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO 1 2500

ENVASADORA 1 6000

Tecle 1 3000

COSTO TOTAL DE QUIIPOS ADQUIRIDOS 138500

4.2. Estimación de inversión a partir del costo de Equipos (Tabla 17)

Para este Cálculo se usara la tabla Nº 17, del Peter’s .

Tomando en consideración que se instalara una planta piloto de néctar en el terreno de la planta de alimentos de la FQIQ de la UNMSM, por tanto no se considerara costo alguno del terreno.

Los Cálculos se basan en el costo del Equipo Adquirido

% DEL COSTO

del Equipo entregado para

Rubro Planta que Procesa Costos ($)

Solidos y Fluidos

Costos Directos

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Equipo adquirido y entregado 100 138500

Instalación de Equipo adquirido 20 27700

Instrumentación y controles 10 13850

Cañerías y tuberías 20 27700

Instalaciones Eléctricas 7.5 10387.5

Obras Civiles 20 27700

Mejoras de Terreno 10 13850

Instalaciones de Servicios 50 69250

Costo Directo total de la Planta 237.5 328937.5

Costos Indirectos Ingeniería y Supervisión 15 20775

Gastos de Construcción 34 47090

Total de Costos Directos e indirectos 286.5 396802.5

Honorarios del Contratista 9 12465Eventuales 20 27700

Inversiones de Capital Fijo 315.5 436967.5

Capital de Trabajo 74 102490

Inversión total de Capital 389.5 539457.5

4.3. Estimación del Capital Fijo en una Planta nueva (Tabla 4)

Los Costos se Basan en los Costos de Equipos Adquiridos.Se obtendrá el Capital fijo para una nueva planta.

COMPONENTE Valores Medios( %)

Costos($)

Relacion(%)

Costos Directos 32.5 138500 22.9

Equipo Adquirido 12.5 53269.231 8.8

Instalación del Equipo Adquirido 4.3 18324.615 3.0

Instrumentación y controles 9.3 39632.308 6.6

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Cañerías y Tuberías 5.8 24716.923 4.1

Instalaciones Eléctricas 11.5 49007.692 8.1

Obras Civiles 3.2 13636.923 2.3

Mejoras del Terreno 18.3 77986.154 12.9

Instalaciones de servicios 1.5 6392.308 1.1

Costos Indirectos

Ingeniería y Supervisión 13 55400 9.2

Gastos de Construcción 14.5 61792.308 10.2

Honorarios del Contratista 3 12784.615 2.1

Eventuales 12.3 52416.923 8.7

Total 603860 100.00