242086148 diseno de una planta procesadora de nectar de fruta docx

8/16/2019 242086148 Diseno de Una Planta Procesadora de Nectar de Fruta Docx

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NATALIA MOSCOSO, ROBERTO GUANOLUISA, WLADIMIR TIERRA

Diseño de una planta proesadorade N!tar de "ruta


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#

RESUMEN

El siguiente trabajo es el diseño de una planta procesadora de néctar de naranja

(Citrus sinensis) localizada en la provincia de Bolívar, en el cantón Caluma. El diseño

se realizó de manera ue el proceso optimice recursos, garantice el producto inocuo !

ue cumpla los est"ndares nacionales e internacionales para satis#acer el mercado

ecuatoriano e$istente.%e plantearon dos alternativas de tecnologías para el procesamiento de la #ruta, se

presentan a dem"s los diagramas de bloues del proceso, se detallan los euipos a

utilizar ! las actividades e interrelaciones con a!uda de diagramas ! tablas.%e realizaron los balances de masa ! energía para los reuerimientos de la planta.&inalmente se realizó la distribución de la planta en el programa 'isio *, la

simulación de la operación m"s crítica en el programa en E$cel + con el uso de

macros, programando en 'isual Basic ! se simuló todo el proceso en el programa

%-/0.


3/70

$

TABLA DE CONTENIDOS

Resu%en&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&'' #

(' In)enier*a Coneptual''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''+('( Denii-n del produto'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''+

('# Capaidad . loali/ai-n de la planta'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''+

('$ Estudio de la disponi0ilidad de %ateria pri%a e insu%os''''''''''''''''''''''''''''''''''''1

('2 AN3LISIS DE LAS ALTERNATI4AS TECNOL5GICAS'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''6

('7'Siste%as au8iliares re9ueridos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''((

#' In)enier*a B:sia''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''(2

#'( Introdui-n''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''(2

#'# Desripi-n del alane del pro.eto'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''(+#'$ Est:ndares . nor%as t!nias naionales e internaionales a utili/ar'''''''''''''''(+

#'2 Siste%a de unidades a utili/ar'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''(+

#'7 Diseño del proeso tenol-)io''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''(1

#'7'( Dia)ra%a de 0lo9ues ;B"Da de espeiaiones t!nias de los e9uipos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$

#'+'2 Distri0ui-n en planta del :rea de produi-n''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$$

#'1 Si%ulai-n de un proeso'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$6

#'1'# Si%ulai-n del tra0a>o de la planta&&&&&&&&&&&&&&&&'

&&&&&&&&''''''''''''''''''''''''''''''' $


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2

#'6 identiai-n de

e9uipos&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

&&&&&2(#' identiai-n de

tu0er*as&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2$#'( ur@a de operai-n de la

0o%0a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

2+#'(( re9ueri%ientos de a)ua . de

@apor&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2#'(# irulai-n de

a)ua&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

&&&&' 7##'($ selei-n del

aldero&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

&&&&&&72#'(2 plan de li%pie/a . desinei-n de la planta proesadora de n!tar de

naran>a&&&&&&&&&&''77#'(7 identiai-n de puntos r*tios . puntos r*tios de ontrol en el

proeso&&&&&&&&&&&&' 7

CONTENIDO DE FIGURAS

"i)' (' Dia)ra%a de =u>o de ela0orai-n de n!tar de naran>a

"i)' #' Dia)ra%a de =u>o de ela0orai-n de n!tar de naran>a

"i)' $ Diseño nal de la planta proesadora de n!tar de naran>a

"i)' 2' Tendenia onsu%o de >u)o de ruta en Fuito' ;Bano Central del Euador,#<

"i)'7' Dia)ra%a 0:sio del proesa%iento de n!tar de naran>a

"i)'+' Dia)ra%a de los pasos del proesa%iento de n!tar de naran>a

"i)'1' Dia)ra%a de los e9uipos del proesa%iento de n!tar de naran>a"i)'6' Dia)ra%a de reorrido del proesa%iento de n!tar de naran>a

"i)'' Dia)ra%a de la in)enier*a del proesa%iento de n!tar de naran>a

"i)' ( Balane . ener)*a del proeso de produi-n de n!tar de naran>a

"i)' (( Ta0la relaional de ati@idades reali/adas en la planta proesadora de n!tarde naran>a


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7

"i)' (# Distri0ui-n de e9uipos a utili/ar en una proesadora de n!tar de naran>apara el :rea de produi-n

"i)' ($' Distri0ui-n nal de e9uipos en una planta proesadora de n!tar denaran>a

"i)' (2 Distri0ui-n de e9uipos en una e%presa proesadora de n!tar de naran>a"i)' (7' Si%ulai-n del proeso o%pleto enSi%ul6&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&''2(

"i)' (+' Dia)ra%a de e9uipos on su respeti@a identiai-n para proesa%ientode n!tar denaran>a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&'2$

"i)' (1' Color de las tu0er*as de la la@adora de epillos on suidentiai-n&&&&&&&&&&&&&&&&22

"i)' (6' Color de tu0er*as 9ue transportan =uidos asta la%e/ladora&&&&&&&&&&&&&&&&'&&''22

"i)' (' Tu0er*a 9ue sale del %e/lador aia elpasteuri/ador&&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&&''27

"i)' #' Tu0er*a on su respeti@a señal!tia 9ue sale de la aldera alpasteuri/ador&&&&&&&&&&&27

"i)' #(' Tu0er*a 9ue transporta el n!tar de naran>a desde el pasteuri/ador asta lae%0otelladora on su señal!tia&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&&'

&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&&'&&&&&&&&&''2+

"i)' ##' Si%ulador para deter%inar ur@as de operai-n de la e%presa A%erianHMars ?u%ps&&&&21

"i)' #$' Cur@a de operai-n ( para las ondiionesdeter%inadas&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&&'26

"i)' #2' Cur@a de operai-n # para las ondiionesdeter%inadas&&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&'26

"i)' #7' Cur@a de operai-n $ para las ondiionesdeter%inadas&&&&&&&&&&&&&&&&&&'''&& 2

"i)' #+' Operaiones unitarias del proeso . l*neas de irulai-n dea)ua&&&&&&&&&&&&&&''&&7#

"i)' #1' Reser@orio de a)ua&&&&&&&&&&&&&&''&&&''&&&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&&&'7$


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+

CONTENIDO DE TABLAS

Ta0la (' Relai-n de produi-n de naran>a de Calu%a rente a la produi-n

naional Ta0la #' Disponi0ilidad en el Euador de insu%os loales e i%portados para laela0orai-n de n!tares de rutas'

Ta0la $' Consu%o de >u)o de ruta en Fuito ;Bano Central del Euador, #<

Ta0la 2' Ma)nitudes . unidades en el siste%a SI

Ta0la 7' S*%0olos utili/ados

Ta0la +' "or%ulai-n del n!tar de naran>a

Ta0la 1' Balanes de %asa en ela0orai-n de >u)o de naran>a

Ta0la 6' Re9ueri%iento de a)ua en todo el proeso Ta0la ' Ener)*a re9uerida para la pasteuri/ai-n

Ta0la (' Listado de e9uipos en la planta proesadora de n!tar de naran>a

Ta0la ((' E9uipos e%pleados en el proeso

Ta0la ((' E9uipos e%pleados en el proeso ;Continuai-n<

Ta0la ((' E9uipos e%pleados en el proeso ;"inal<

Ta0la (#' Identiai-n de e9uipos . :reas para planta proesadora de n!tar denaran>a&&&&&'&&'2$

Ta0la (1' Resu%en de los olores . adesi@os de las tu0er*as 9ue transportaron alos =uidos 9ue inter@inieron en elproeso&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&27

Ta0la (6' Cantidad de a)ua diaria re9uerida para el proesa%iento de n!tar denaran>a&&&&&&&&2

Ta0la (' Cantidad de @apor de a)ua diario re9uerido para el proesa%iento den!tar de naran>a&&2

Ta0la ##' "reuenia de li%pie/a de las dierentes /onas de la planta proesadora den!tar denaran>a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&''77

Ta0la #$' E>e%plo del re)istro de %onitoreo deli%pie/a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&'7+


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1

Ta0la #2' Resu%en de an:lisis de an:lisis de peli)ros . puntos de ontrol ritioN!tar de Naran>a&''+(

1. INGENIERÍA CONCEPTUAL

1.1 DEFINICIÓN DEL PRODUCTO

El producto a elaborar es néctar de naranja (Citrus sinensis) pasteurizado, con sabor

similar a naranja #resca con largo tiempo de vida 1til.%eg1n la norma 2E2 33+40 (jugos, pulpas, concentrados, néctares, bebidas de

#rutas ! vegetales. 5euisitos) néctar es un producto obtenido de mezclar jugo o pupa

de #ruta con agua, endulzantes ! dem"s aditivos permitidos.Establece también ue debe tener las características sensoriales propias de la naranja,

sin sabores ni olores e$traños. El p6 debe ser menor a 7,8 ! el contenido mínimo de

sólidos solubles (9Bri$) es 7,8.Esta norma también permite el uso de edulcorantes aprobados por la 2:E 2E2 +7,

Code$ ;limentario ! la & en peso.En el néctar de naranja a elaborar se adicionar" "cido cítrico para regular el p6. :anto

el benzoato como el sorbato de sodio como conservantes se añadir"n con el #in de

alargar la vida 1til de producto #inal./as características sensoriales del producto a elaborar son4%abor. ; jugo de naranja #resco, sin sabor amargo ni e$ceso de endulzante.Color. ;marillo claro similar al jugo de naranja.?lor. ; naranja #resca./as características #isicouímicas del néctar a elaborar son4 p6 7,8 ! @ 9Bri$.

1.2 CAPACIDAD Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA

/a planta procesadora de néctar de naranja se localizar" en el cantón Caluma ubicado

a A m al sur occidente de uaranda, capital de la Drovincia de Bolívar. %u producción

de naranja es una de las m"s grandes del Ecuador. %e establecer" la planta cerca de

la producción de materia prima ! debido a ue la localización de la planta es céntrica


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6

para cualuier parte del Ecuador se proveer" inicialmente a la provincia !

posteriormente a nivel nacional.El lugar donde se establecer" la planta posee sistemas de electricidad ! suministro de

agua regulados por el municipio del Cantón.

/as plantas procesadoras dentro del cantón son de producción de cacao #ermentado !tostado para e$portación al igual ue plantas procesadoras de ca#é ue también se

produce en la zona, pero no e$iste ninguna procesadora de naranja, es por eso ue la

producción se destina a venta como #ruta #resca.

/a capacidad de producción de la planta es de 0 / diarios ue se van a envasar !

sellar en botellas de 8ml, #inalmente se embalaran con l"minas de polietileno termo

encogible en grupos de * botellas pl"sticas.

1.3 ESTUDIO DE LA DISPONIBILIDAD DE MATERIA PRIMA E INSUMOS

-;:E5; D5-;

a ue las condiciones clim"ticas ! las características propias de la provincia de

Bolívar son #avorables para el cultivo de naranja se tiene como resultado ue en el año

* se registraron * A3@ Fect"reas de cultivo de naranja, de las cuales A8

Fect"reas se encuentran en el Cantón Caluma. (;rmas ;. *).

Comparando la producción a nivel nacional se tiene la siguiente tabla, donde se

observa ue la producción de la provincia de bolívar en alta, corresponde al A,3> a

nivel nacional, mientras ue Caluma corresponde al 8> dentro del cantón.

:abla *. 5elación de producción de naranja de Caluma #rente a la producción nacional

Nivel Producción

(Has)

Producción

(TM)

AÑO %

Nacional 7 77 *7@ 30 * *Provincial * A3 @ @ *@@A A,3Caluma A8 70 *@@A 8,

&uente4 2EC,*


9/70

/a naranja cultivada en se vende como #ruta #resca dentro ! #uera de la provincia por lo

ue en este pro!ecto emplear" el e$cedente de la producción de la zona para la

producción de néctar.%eg1n el ministerio de agricultura en el ** la producción de la #ruta estuvo entre las

8. ! A. toneladas por Fect"rea al año.

2%-?%

En el Ecuador seg1n estudios de la &lacso se puede disponer de insumos nacionales o

e$tranjeros como se observa en la siguiente tabla.

:abla .


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(

sensores de color ue determinen el grado de madurez de la #ruta ! la clasi#iue de tal

#orma ue se garanticen las características del jugo para la mezcla ! el producto #inal.En este pro!ecto se realizar" la clasi#icación ! la selección de #orma consecutiva

manualmente mediante el uso de una banda transportadora larga con adecuada

distribución del personal. Esta alternativa se escogió debido a su bajo costo ! mejoresresultados en la selección.:ratamiento para garantizar inocuidad. En esta etapa se pueden emplear tecnologías

emergentes como tratamientos con altas presiones o tratamientos con pulsos eléctricos

para eliminar microorganismos. El tratamiento tradicional ue se puede utilizar ! es el

mas empleado es la pasteurización a pesar del cambio de sabor ue se presenta

después del tratamiento se pre#iere por su bajo costo ! e#ectividad.En este pro!ecto se usar" la pasteurización como tratamiento para garantizar la

inocuidad debido ue no es una producción tan grande ue pueda justi#icar unainversión en una tecnología emergente como altas presiones. ; dem"s de la

disponibilidad de los euipos en el Ecuador.E$tracción del jugo. Dara esta etapa las alternativas dependen #undamentalmente del

nivel de producción ! del di"metro de la materia prima ! el sistema a emplear e$isten

sistemas de per#oración ! presión o corte ! presión.


11/70

((

&ig. *.


12/70

(#

&ig. .


13/70

($

/a pasteurización permite obtener un producto inocuo pero con sabor di#erente al del

jugo #resco, sin embargo el costo de implementación es aceptable ! la disponibilidad

del euipo es alta.El tratamiento con altas presiones permite obtener un producto inocuo con

características similares a las del jugo #resco, el sabor no se cambia ! no se pierdevitamina C como ocurre con el tratamiento térmico.&inalmente se decidió usar el tratamiento de pasteurización como se observa en la

#igura 3 debido al costo, a la disponibilidad del euipo ! seg1n el estudio de mercado.

&ig. 3


14/70

(2

1.5 SISTEMAS AUXILIARES REUERIDOS

Dara las operaciones de la planta se reuieren instalaciones adicionales ue permitan

el #uncionamiento de los euipos. /os sistemas a utilizar son4

• '"lvula de veri#icación• '"lvula de control• Bomba centri#uga• %istema de tuberías con aislante para el vapor de la caldera ! el condensado.• :uberías de trasporte del néctar• %istema de energía eléctrica• Cisterna• %istema de drenaje• Euipos anti=incendios•

:uberías de agua potable

2. INGENIERÍA BÁSICA

2.1 INTRODUCCIÓN

El néctar de naranja, es una de las bebidas m"s elaboradas a nivel mundial, por la

#acilidad de trabajo, la gran disponibilidad de materia prima, ! principalmente es mu!


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(7

apreciada por sus alto contenido de vitamina C, la cual es indispensable para ue el ser

Fumano, principalmente en el combate contra en#ermedades, incluida las respiratorias.

En la #abricación de néctar de naranja, los procesos de #abricación permiten tener un

producto de alto nivel de calidad, natural, ! de bajo costo para el consumidor. /aaplicación de tecnologías de preservación de alimentos, como la pasteurización por

ejemplo, permite tener alimentos asépticos ! de alto valor nutritivo cuando se aplica el

tratamiento adecuado para garantizar la presencia de vitamina C, la cual es de interés

para el p1blico consumidor de este producto.

%eg1n estadísticas del Banco Central del Ecuador, la tendencia Fa ido de la mano con

el aumento de la población en Huito, es decir, a ma!or población, ma!or cantidad de

jugo en demanda, aunue no se poseen encuestas especí#icas para cada tipo de jugo,se conoce ue el consumo de jugos, año tras año, va en aumento, lo ue motiva, a

todas las empresas productoras de jugos a centrar su demanda Facia este sector

alimenticio de bebidas.

Este pro!ecto busca el procesamiento de jugo natural de naranja, aunue

necesariamente, necesita la presencia de conservantes, pero en mínima cantidad, con

el #in de proveer una bebida natural de alto valor nutritivo.En la siguiente #igura ! tabla, se muestras las tendencias ue posee el consumo de

jugos de #rutas en el sector de Huito, esta es la motivación para este pro!ecto.

(7 # #7 #(((

(#

($

(2

(7

CONSUMO PER CAPITA (250 mL)

Año

Consumo PC

&uente4 Banco Central del Ecuador, @

&ig. 7. :endencia consumo de jugo de #ruta en Huito.


16/70


17/70

(1

2.3 ESTÁNDARES Y NORMAS T!CNICAS NACIONALES E INTERNACIONALES

A UTILIZAR

Dara la elaboración del néctar de naranja se toman en cuenta los par"metros

establecidos en las siguientes normas 2E24

Iugos, pulpas, concentrados, néctares, bebidas de #rutas ! vegetales. 5euisitos, 2E2

33+40, establece los reuisitos especí#icos ue debe cumplir un néctar de #ruta.

Dermite el uso de endulzantes ! aditivos alimentarios, a dem"s de proporcionar las

características #isicouímicas, el recuento total de microorganismos, composición

mínima de jugo de #ruta en el néctar ! los límites establecidos de aditivos.

;ditivos alimentarios permitidos para consumo Fumano. /istas positivas. 5euisitos

2:E 2E2 +7, en donde se encuentran los edulcorantes aprobados por el Code$

;limentario ! la &


18/70

(6

; continuación se presentan los diagramas del proceso tecnológico a utilizar en la

planta procesadora de néctar de naranja. :odos los diagramas #ueron realizados en el

programa 'isio *.

2.5.1 DIAGRAMA DE BLOUES

El diagrama de bloues o diagrama b"sico ue se presenta en la #igura 8 es la

secuencia de los pasos para la realizacion de néctar de naranja. ;dicionalmente se

tiene marcadas las etapas después de las cuales se debe realizar la documentación

correspondiente. El diagrama b"sico sirve para tener una visión general del proceso

ue se va a realizar sin ma!or detalle aparte de la secuencia de actividades a realizar.

El siguiente diagrama es el de pasos del proceso (#igura A) donde se detallan lospar"metros de las operaciones a realizar como temperatura, tiempo, adem"s de los

euipos, la cantidad de materia prima a procesar ! la cantidad de néctar ue se va a

obtener después de una jornada laboral.


19/70

(

&ig.8.


20/70

#

&ig.A.


21/70


22/70

##

&ig.0.


23/70


24/70

#2

2.5.2 DIAGRAMA DE FLUO PFD


25/70

#7

&ig.@.


26/70

#+

2.5.3 PLANO DE SIMBOLOGÍA6 ABREVIATURAS Y NOMENCLATURA

UTILIZADAS EN EUIPOS Y LÍNEAS DE CORRIENTE

/a simbología empleada en la distribución de planta ! en los diagramas de #lujo

anteriores #ueron los est"ndares de ;merican %ociet! o# -ecanical Engineers (;%-E). ; continuación se indica brevemente los símbolos utilizados ! su signi#icado.

:abla 8. %ímbolos utilizados

SIMBOLO ACTIVIDAD /ÁREA

Bln!o/ n"#$o Colo$

Operai-nMonta>e

'erdeJJ

5ojoJJ

Alm!"nm%"n&

o

;marillo JJ

T$ns'o$&" ;marillo JJ

Ins'"!!%n/

Con&$ol

;zul JJ

Es'"$ ;marillo JJ

S"$%!%os ;zulJJ

O*!%ns/

+m%n%s&$!%n

-arrón JJ

J;%-E standard

2.5.4 DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO

El proceso de elaboración de néctar de naranja se realiza siguiendo los pasos

establecidos en el diagrama de procesos, a continuación se detallan las etapas del

proceso.


27/70

#1

RECEPCIÓN

/a materia prima se recepta en gavetas pl"sticas ! se pesa en la balanza industrial en

no m"s de cuatro gavetas apiladas llenas de naranjas. El n1mero de operarios en esta

etapa dependen de la cantidad de materia prima a receptar.

SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN

/a selección ! clasi#icación se realizar" mediante el uso de una banda transportadora,

una persona al inicio de la banda transportadora se encargar" de separar las naranjas

en mal estado ! las depositar" en gavetas para posteriormente trasladar a la zona de

desecFos. ?tra persona en la parte #inal veri#icar" el tamaño adecuado para el ingreso

posterior en la e$tractora.

LAVADORA DE FRUTA

/a banda trasportadora de selección ! clasi#icación termina en la alimentación de la

lavadora de #rutas. En esta etapa las naranjas dentro de la lavadora se rocía

inicialmente con agua ! desin#ectante, posteriormente se enjuagan con agua a presión

mediante los aspersores superiores al mismo tiempo ue se realiza la rotación de

cepillos eliminado la suciedad e$istente en la super#icie de las #rutas. na vez

terminado el trabajo de la lavadora, se retiran todas las #rutas lavadas en gavetaslimpias ! se alimentan al e$tractor de jugo, en la parte superior.

EXTRACTOR DE UGO

/a e$primidora de #rutas emplea el sistema de corte presión para e$traer el jugo de la

naranja.nicialmente las cucFillas cortan la parte superior de la naranja, la bouilla superior

desciende, penetra ! presiona la naranja mientras ue las bandas laterales Facen girar

a la naranja ! también la presionan.El jugo se transporta por la bouilla superior mientras ue las pepas ! la c"scara se

desecFan por la parte in#erior del e$tractor.

FORMULACIÓN DEL N!CTAR DE NARANA


28/70

#6

/a #ormulación #ue realizada tomando en cuenta el estudio de mercado en cuanto a las

características del néctar de naranja m"s consumido, adem"s de las 2ormas :écnicas

Ecuatorianas en donde establecen los niveles permitidos de uso de aditivos !

conservantes.

%eg1n las normas 2E2 especi#icadas anteriormente, al néctar de naranja seadicionar" "cido cítrico para regular el p6. :anto el benzoato como el sorbato de sodio

son conservantes ! se añadir"n con el #in de alargar la vida 1til de producto #inal./a #ormulación empleada en el néctar de naranja se muestra en la siguiente tabla.

:abla A. &ormulación del néctar de naranja

IN,REDIENTES PORCENTA-E . PESO (#)A)ua 6,16 $1,22

A/ar , #6,#73ido *trio ,6# +,+1

Ben/oato de sodio ,$ #,2Sor0ato de potasio ,# (,++

MEZCLA

na vez pesados los ingredientes para la #ormulación de la tabla anterior se procede a

mezclar el jugo de naranja e$traído junto con los dem"s ingredientes. nicialmente se

disuelven ! mezclan los ingredientes en un volumen peueño de jugo utilizando un

envase met"lico de *litro ! #inalmente se agrega a todo el tanue de mezclado lleno de

jugo de naranja recién e$primido. na vez uni#orme la mezcla se procede a realizar la

pasteurización.

PASTEURIZADOR

El tratamiento térmico se realiza en el pasteurizador una vez este cargado

completamente. El vapor sobrecalentado ingresa a la tubería del pasteurizador !

calienta el jugo Fasta ue llegue a la temperatura reuerida ! se mantenga.nmediatamente ingresa agua #ría en el euipo para realizar en en#riamiento r"pido.ENVASADO6 SELLADO Y EMBALADO/a alimentación de la envasadora=selladora es mediante la tubería de salida del

pasteurizador, se conecta directamente ! realiza autom"ticamente el llenado ! sellado

de botellas de polietileno de 8ml. /as botellas salen del envasado ! sellado en línea


29/70

#

consecutiva conectada directamente con el euipo de embalaje en donde se ordenan

en #ilas de tres ! columnas de 7, de tal #orma ue se embalen * botellas pl"sticas con

el termo encogible.

2.5.5 N7MERO DE OPERARIOS


30/70

$

Q REQ=U .A . ∆ T

Q REQ=1,8 kJ

s .m2.K

x (1,22m2) x (100−35) k

Q REQ=143 ,2 kJ

s

Masa de a#ua reuerida "ara en3riamien!o

m.Cp.∆T =143,2 kJ

s

m.

(4,184

kJ

kg.K ) (60−10 ) K =143,2

kJ

s

m H 2Oreq=0 ,684kg /s

:abla 0. 5euerimiento de agua en todo el proceso

5EHE5-E2:?%


31/70

$(

/os balances de masa ! energía se resumen en el siguiente diagrama (#igura *)

realizado en 'isio *. %e detallan los #lujos en cada proceso ! la potencia de cada

euipo a utilizar.


32/70

$#

&ig. * Balance ! energía del proceso de producción de néctar de naranja


33/70

$$

2.8 DISEO BÁSICO DE LA PLANTA2.8.1 TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES

/a tabla relacional de actividades ue se presenta a continuación muestra todas lasactividades a realizar en el proceso de elaboración de néctar de naranja. Claramente

se observa ue e$isten mucFas actividades cu!a cercanía entre sí Nno es deseableO

ejemplo de esto es entre recepción ! lavado, pasteurización ! recepción, e$tracción !

embotellado, etc. :ambién e$iste la relación Npoco importanteO ejemplo de esto se

presenta entre embalaje ! la cisterna, lavado ! bodega, etc.&inalmente también se presentan relaciones NimportantesO, Nsin importanciaO,

Nespecialmente importanteO o N;bsolutamente necesarioO.

/a ma!oría de la pro$imidad se debe a ue prioriza la Figiene, el control, la seguridaddel producto ! la accesibilidad de materiales ! euipos en el proceso.

&ig. ** :abla relacional de actividades realizadas en la planta procesadora de néctar de

naranja


34/70

$2

5e#erencias para la tabla relacional

2.8.2 LISTA DE EUIPOS EN CADA ÁREA

En la siguiente tabla se observa las etapas del

proceso ! los uipos a utilizar en cada "rea.

:abla *. /istado de euipos en la planta

procesadora de néctar de naranja

ETAPA DELPROCESO

IDENTI"ICACI5N

ETAPA DELPROCESO

IDENTI"ICACI5N

RECE?CI5N 0alan/aindustrial

MECLA Tan9ue de%e/la

SELECCI5N JCLASI"ICACI5N

Bandatrasportadora MECLA A)itador

LA4ADO La@adora deruta

PASTEURIACI1N

?asteuri/ador TST

EKTRACTOR E8trator de >u)o

ENVASE SELLADO

E%0otellador

MECLA Balan/a para

in)redientes

EMBALA-E E%0alador

CUARTO DEMA3UINAS

Caldero

PRO4IMIDAD

A A0soluta%ente neesario

EEspeial%entei%portante

I I%portanteO ?oo i%portanteU Sin i%portaniaK No desea0le

MOTIVO( ?ro8i%idad en el proeso# i)iene$ Control2 "rio7 Malos olores, ruidos, &+ Se)uridad del produto

1Utili/ai-n de %aterialo%n

6 Aesi0ilidad


35/70

$7

2.8.3 :OA DE ESPECIFICACIONES T!CNICAS DE LOS EUIPOS

:abla **. Euipos empleados en el proceso

E3UIPO ESPECIICACIONES SISAU4ILIAR

AREA

Balan/a Material aero ino8ida0leCapaidades 17) 8 ()r (7) 8 #)r $) 8 7)rBase Alu%inio reor/adoAli%entai-n "te' ## @a .0ater*a interna rear)a0le

Ener)*ael!tria

Di%'?lataor%a2#,7 8 7#,7%

a@etas pl:stias Capaidad 2 )Di%ensiones +% L 8 2% A 8 $ % Capaidad de apila%iento (a@etas 8 2 ) P 2 )

#2 %#

Banda transportadora

Material alu%inio . 0anda deauoCapaidad 2 ton?otenia ,7 p

?ro@eedorde ener)*ael!tria

Lar)o ( %Ano ( %

La@adora de ruta Capaidad # tonMaterial aero ino8ida0le$2Re9ueri%iento de a)uarelai-n # a ( de ruta'?otenia #,2 p

Tu0er*a dea)uaSiste%adereirulai-n

6,# %#

E8trator de >u)o Material aero ino8ida0le?otenia (,# pCapaidad 7 ) asta6 )

a@etaspara0asura .transportede la

,2( %#


36/70

$+

%is%a'Manual%ente

:abla **. Euipos empleados en el proceso (Continuación)

E3UIPO ESPECIICACIONES SISAU4ILIAR

AREA

Me/lado Tan9ue de

a)itai-n

Material Aero Ino8ida0le

AISI $(+Inlu.e siste%a de a)itai-n,@eloidad de a)itai-na>usta0le'Capaidad # lt'

NA 3rea 0ase

(%# Altura( %

?asteuri/ador TST Aero Ino8ida0le AISI $(+ de/ona en ontato onproduto. AISI $2 el resto'Ra Q ,6 %'"i0ras Q (7

Te%peratura %:8i%a (# C Te%peratura de entrada7C Tie%po de resideniade $s V +s Desaireador

;? Q,(( at%


37/70

$1

Capaidad de produi-n7 %lDi:%etro de 0otella 7 H(( %%Altura de 0otella (7 V $+

%% Tipos de tapas Rosa depl:stio'?eso #7 )

:abla **. Euipos empleados en el proceso (&inal)E3UIPO ESPECIICACIONES SIS

AU4ILIARAREA

EMBALADORA

?rodui-n de (# a (7 pas

por %inuto' Re9ueri%iento depotenia (6 Y

Siste%ael!trio

Di%ensiones '67 8'+ 8 ('1

2.8.4 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL ÁREA DE PRODUCCIÓN

; continuación se muestra una alternativa de distribución de planta ! la decisión #inalrealizada en el programa 'isio * realizada tomando en cuenta el c"lculo de la

super#icie a ocupar seg1n el ane$o *.nicialmente se diseño la planta procesadora de néctar en dos pisos uno superior

ocupado por la parte administrativa contaría con4 recepción, departamento de ventas,

departamento de ventas, vestidores, baños, comedor, gerencia general ! de

producción, mientras ue en la parte de abajo se ubica el procesamiento en sí, con las

etapas detalladas anteriormente, se distribu!e en tres "reas, la primera es la inerte o

zona sucia ue es la recepción, selección, clasi#icación ! limpieza de materia prima. /a

seguida de la zona es la mu! sensible donde se encuentra la mezcla ! pasteurización

del néctar, #inalmente la zona sensible es el empaue, la parte #inal de la producción.Este primer diseño ue se observa en las #iguras * ! *3 siguientes se descartaron

debido a ue la parte administrativa esta sobre la #ase m"s crítica del proceso, donde


38/70

$6

e$iste producción de vapor ! se utiliza la caldera ue puede ser un peligro si no se

trabaja adecuadamente.Dara evitar #uturos accidente se propuso un nuevo diseño en un solo nivel ue se

observa en la #igura *7. a

DISEZO DE ?LANTASAGROINDUSTRIALES I

NATALIA MOSCOSO [ WLADIMIR TIERRA

(27#($

"aultad de In)enier*a Fu*%ia . A)roindustrial

4isio #(


39/70

$

&ig. *


40/70

ÁREA ADMINISTRATIVA

&ig. *3. a

DISEZO DE ?LANTAS

AGROINDUSTRIALES I

NATALIA MOSCOSO [ WLADIMIR TIERRA

(27#($"aultad de In)enier*a Fu*%ia . A)roindustrial

4isio #(


41/70

/a siguiente distribución de planta se en#oca en eliminar el riesgo ue se puede

presentan por sobrepresión en el caldero, o por #alta de buen mantenimiento, adem"s

de priorizar la inocuidad del producto, buen manejo de la materia prima ! del producto

#inal.

Recorrido del personal: El personal ingresa por la parte cercana a la recepción de

materia prima, por los baños especí#icamente, realiza su limpieza de aseo personal !

se cambia en los vestidores, una vez uni#ormado adecuadamente el operador debe

lavarse bien las manos antes de ingresar a la producción, se pasa por el pediluvio ! se

inicia el proceso.

Flujo de materia prima: /as materias primas ingresan por la parte de recepción de

materia prima ! continua con el proceso en #orma de Fasta convertirse en producto,el cual sigue con el proceso Fasta su empaue ! embalaje.

Administración: En el diseño #inal la parte de administración se encuentra alejada del

caldero, se encuentra situada en la parte superior de la recepción ! lavado de la

materia prima, permitiendo #"cil acceso a la parte de producción por parte de personal

de la administración, uienes tendr"n ue pasar de igual #orma por los baños, pediluvio

! lavarse las manos antes del ingreso a la planta.


42/70


43/70

&ig. *7


44/70

SIMULACIÓN DE UN PROCESO

#'1'( SIMULACI5N DEL ?ROCESO DE ?ASTEURIACI5N ;ALTA TEM?ERATURA<

%e simuló el proceso de pasteurización principalmente la #ase donde Fa! el r"pido

aumento de la temperatura a lo largo del tiempo de pasteurización, en nuestro caso

euivale a los *8 segundos de tratamiento térmico, cu!o #in es la muerte del organismo

de re#erencia, ue para nuestro caso corresponde a la bacteria Escherichia coli./os par"metros ue se consideraron para realizar la simulación se encuentran en el

arcFivo adjunto.

COM?ROBACI5N DEL ?ROCESO DE MUERTE T\RMICA'

Dara determinar ue tanto el proceso de simulación ! pasteurización est"n correctos,

se realizó el c"lculo de la /etalidad (/) ! el tratamiento térmico euivalente (&), con el

#in de garantizar la e#ectividad del proceso a dos períodos de tiempo como se detalla a

continuación4

EEMPLO DE CÁLCULO DE LETALIDAD

L=10T −Tr z


45/70

Cuando t P * s

• T P A7,7 QC• Tr P A8 QC• 6 P 8 QC

• 7! P .8 s

L=1064,42−65

5

L=0 ,7650

TRATAMIENTO T!RMICO EUIVALENTE

F = L. ∆ t

F =0 ,7650. (0 ,05 s )

F =0 ,03828 s

Cuando ! P *,8 s

• ! P A7,+ QC• Tr P A8 QC•

6 P 8 QC• 7! P .8 s

L=1064,70−65

5

L=0 ,87090

TRATAMIENTO T!RMICO EUIVALENTE

F = L. ∆ t

F =0 ,7650. (0 ,05 s )

F =0 ,04354 s


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;dicionalmente el tratamiento térmico euivalente total obtenido #ue

F T =16,26 s

Este valor es ma!or a los *8 segundos de pasteurización, por lo ue se garantiza ue

el proceso es el adecuado ! ue el producto #inal estar" libre de contaminantesbiológicos.


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2.< IDENTIFICACIÓN DE EUIPOS

Dara la identi#icación de euipos se sigue el #ormato general ue es el siguiente4 RR G

SS


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español ! cualuier letra ue con#orma la palabra, en este caso la tercera letra para

ambos casos. Dara la envasadora G selladora se tomó las iniciales de estos nombres

en inglés (Dacing G %ealer) ! para la empacadora tanto la letra inicial ! #inal de su

nombre en inglés (Baler).

Dara decidir una combinación, se debe tomar en cuenta de no repetir esta con alguna

ue !a conste en la norma técnica. Dor ejemplo, en el caso de la mesa, lo m"s sencillo

sería nombrarlo como -E, -% o -;. Dero, seg1n la norma, la primera combinación

propuesta Face re#erencia a un motor eléctrico, así ue se decidió poner la segunda.

; continuación en la #igura *A, se presenta el diagrama de euipos con su respectiva

señalética.

&igura *A.


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2.= IDENTIFICACIÓN DE TUBERÍAS

Dara la identi#icación de tuberías, primero, se caracterizó todos los #luidos ue

intervienen en el proceso de elaboración del néctar. /os #luidos empleados en el

procesamiento son4 cloro, ue circula por las tuberías de la lavadora de #rutas, unamezcla de agua potable desde el suministro ! jugo de naranja desde el e$tractor, agua

utilizable ue circula por la caldera al pasteurizador.

En el lavado, por las tuberías de la lavadora de cepillos, circula una solución

desin#ectante (cloro). /a tubería debe ir pintada de color negro, en el caso ue no lo

este, debe tener un adFesivo parecido al de la #igura *+, ! también las dimensiones del

adFesivo.

&igura *+. Color de las tuberías de la lavadora de cepillos con su identi#icación

;l mezclador llega agua potable ! jugo de naranja desde el e$tractor, como lo muestra

la #igura *0.

&igura *0. Color de tuberías ue transportan #luidos Fasta la mezcladora

(7 %%

(7 %%

$, 1 %%

$, 1 %%

('

'


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/a tubería ue sale del tanue mezclador se transporta la mezcla de agua ! jugo de

naranja, el cual se clasi#ica como líuido no combustible.


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Dasteurizador

potable negras de contraste

a4 ancFo del adFesivo, b4 largo del adFesivo

2.1> CURVA DE OPERACIÓN DE LA BOMBA

%e utilizó el enlace de la p"gina Fttp4MMselect.pump=#lo.comMmanulist.asp, de la cual se

escoge el proveedor, se llena los datos ue reuiere la p"gina ! se tiene acceso a un

simulador ue reporta las curvas del sistema ! curvas de operación de la bomba en el

cual se reuiere el caudal ue ingresa a la bomba ! las pérdidas por #ricción ue se

calcularon con el respectivo balance de energía. ;dem"s, se reuiere la presión de la

super#icie del tanue de succión ue es la atmos#érica ! la altura de la bomba, cu!o

valor se asumió.

&inalmente, se despliegan las curvas de operación ! del sistema de la(s) bomba(s) ue

dicFo proveedor dispone.

%e muestra a continuación los pasos ue se describen anteriormente.

Daso *4 %e #ija los valores de caudal (#loU rate), altura total de la bomba (total Fead),

presión en el tanue de succión (tan sur#ace pressure) ! las pérdidas por #ricción

(pipin #riction loss), ! se cerciora ue las unidades de los valores reueridos sean del

%istema nternacional.

http://select.pump-flo.com/manulist.asphttp://select.pump-flo.com/manulist.asp


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&igura . %imulador para determinar curvas de operación de la empresa ;merican=-arsF Dumps

Daso 4 %e escoge la curva ue m"s se apegue a nuestros reuerimientos.

&igura 3. Curva de operación * para las condiciones determinadas

&igura 7. Curva de operación para las condiciones determinadas


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&igura 8. Curva de operación 3 para las condiciones determinadas

%e reportaron 3 curvas, todas aplicables a nuestro caso. /as curvas del sistema de

cada gr"#ico se encuentran dentro de las curvas de e#iciencia. /a altura total de la

bomba reuerida de 3,*@ m. cae dentro de los di"metros de operación de las 3 curvas.

%u puede escoger cualuiera de las 3 bombas ue en el simulador nos recomiendan.


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2.11 REUERIMIENTOS DE AGUA Y DE VAPOR

El #uncionamiento de la planta depende en gran medida del agua disponible, tanto

como ingrediente en la #ormulación del néctar como también sistema au$iliar en el

caldero ! pasteurizador.

Dara las di#erentes operaciones unitarias del proceso se detallan a continuación en la

tabla *0.

:abla *0. Cantidad de agua diaria reuerida para el procesamiento de néctar denaranja.

Requerimientos de agua &)g(

/avado &ormulación 3+@,77

Dasteurización (en#riamiento) A*,A*:otal 77*,8

:abla *@. Cantidad de vapor de agua diario reuerido para el procesamiento de néctar de naranja.

Requerimientos de agua &)g(Dasteurización (vapor) 7,0*

:otal 7,0*

Dara estimar el consumo diario de agua en los baños, se toma de re#erencia los @

trabajadores (7 de producción ! 8 de administración), ! el n1mero de veces ue una

persona va al baño promedio. /os inodoros son ecológicos aForradores de agua de la

línea Edesa 'ittoria I%


57/70

6

litros

jl!∗3 jl!s

tr"j!or∗!# ∗9 tr"j!ores=162

litros

!#

Consumo /avamanos

2,67

litros

l$!∗3l$!s

tr"j!or∗!# ∗9 tr"j!ores=72

litros

!#

Consumo baño total P 37 litrosMdía

Dara el consumo diario en la limpieza, se necesita saber el gasto de agua por cada

limpieza ue es de *3 litros por cada limpieza ! se realizan limpiezas diarias, lo ueda un total de A litros de agua diarios.

Dor 1ltimo se tiene los reuerimientos de los euipos para su limpieza, los cuales se

muestran en la tabla 4

:abla . Consumo diario de agua para limpieza de los euiposConsumo diario de agua para limpieza de euipos (litros)-esa de lavado *

:anue de mezclado 8

Dasteurizador 8Embotelladora 8:otal euipos *A

Consumo total para limpieza4 7 litrosMdía

:abla *. Consumo total de agua para la operación de la planta para procesamiento denéctar de naranja

Consumo !o!al de a#ua "or d$a 89:;9; li!ros? @#


58/70

2.12 CIRCULACIÓN DE AGUA

&igura A. ?peraciones unitarias del proceso ! líneas de circulación de agua

/íneas principales del proceso (agua)


59/70

/íneas secundarias del proceso (agua)

/íneas subterr"neas del proceso (agua)

/íneas de vapor sobrecalentado

%e prevé ue el volumen del reservorio permita el abastecimiento para el caldero, el

lavado de las #rutas, así como para los servicios Figiénicos sea apro$imadamente de

0 litros de agua, ue abastecería un período de veinte días laborables de un mes.

Drevio al proceso de mezclado, se dispone de un tanue cubierto de almacenamiento

del agua con una capacidad de litros ue servir" para el proceso de mezclado,

así como para la envasadora, de igual manera se dispondr" de un tanue de

litros de capacidad para la preparación de la #ormulación de la solución de limpieza (8

ppm de Fipoclorito de sodio), para su posterior bombeo Facia la lavadora de #rutas.


60/70

&igura +. 5eservorio de agua

; partir de esto, cabe resaltar lo siguiente4

*. En las operaciones de lavado, ! pasteurización (vapor), se emplear" agua ue

viene directamente del reservorioT en el proceso de lavado, el agua del

reservorio pasa por un #iltro con el #in de remover impurezas ue podrían estar

presentes, para llegar a un tanue de mezclado con el desin#ectante.. ; partir del proceso de pasteurización, se puede reutilizar el condensado, es

decir, se lo puede devolver al reservorio de agua, para su posterior re=usoT el

agua ue se emplea en el lavado de la #ruta se la puede emplear en un nuevo

proceso de reutilización, mediante la aplicación de tratamientos ue permitan la

remoción de impurezas presentes, ! la adición de solución desin#ectante.3. El agua potable se puede emplear para los servicios Figiénicos, aunue se

puede emplear el agua del reservorio. Dara los lavaderos de manos es

obligatorio ue el agua sea potable, con el #in de evitar la presencia de

patógenos ue pudieran estar presentes en el agua del reservorio.7. El agua potable pasar" directamente al proceso de mezclado, !a ue por la

ubicación de la planta (Caluma), no Fa! el problema de presencia de agua con


61/70


62/70

• -antener todos los euipos limpios ! desin#ectados antes ! después del

procesamiento.

• -antener la limpieza dentro de las zonas de e$tracción, mezcla, pasteurización !

empaue para asegurar la inocuidad del producto.

• -antener los euipos limpios ! desin#ectados al #inal de cada jornada de trabajo

! revisar el estado de cada uno previo a su uso.

2.14.2 FRECUENCIA DE LIMPIEZA

:abla . &recuencia de limpieza de las di#erentes zonas de la planta procesadora denéctar de naranja

6ONA *REC1ENCIA RE.PON2.A,-E

CAPACITACI0N/E- PER.ONA-

REC1R.O. ERI*ICACI0N

5ecepciónde materia

prima


63/70


64/70

/impieza de pallets?rden de bodega deinsumosSona del depósito de desecFos/avado del depósito de

desecFos/avado de pisos,paredes ! gavetasutilizadas


65/70

+. Enjuagar las Ferramientas utilizadas ! ponerlas en su lugar

6ona de "roducción

*. Enjuagar los euipos de lavado, e$tracción, mezclado ! pasteurización

. /lenar la cubeta pl"stica con agua caliente (8 galones)

3. ;gregar la cantidad de detergente adecuada para los 8 galones de agua.

7. Eliminar toda suciedad e$istente en los euipos con la solución de detergente.

8. Enjuagar con agua los euipos

A. Dreparar la solución de desin#ectante ! enjuagar los euipos con la misma.

6ona de des"aco

*. Barrer toda suciedad e$istente en la zona.

. Dreparar la solución detergente agua ( galones)

3.


66/70

,aos

*. Barrer todo el piso.

. Dreparar la solución agua detergente (* galón)

3. /impiar lavamanos ! inodoro ! con la solución preparada

7. :rapear el piso

8. Dreparar la solución desin#ectante agua

A. ;plicar el desin#ectante en lavamanos, inodoro ! piso

2.15 IDENTIFICACIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS Y PUNTOS CRÍTICOS DE

CONTROL EN EL PROCESO

El %istema de ;n"lisis de Deligros ! de Duntos Críticos de Control (6;CCD por sus

siglas en inglés) consta de + principios los cuales son4

*. 5ealizar un an"lisis de peligros.

.


67/70


68/70

• 5egistros de la cantidad de materia prima desecFada

• 5egistros de tiempo ! temperatura de pasteurización

• 5egistros de resultados de an"lisis microbiológicos

• 5egistros de limpieza realizada

• Drocedimientos de limpieza en cada etapa del proceso, en cada zona de la

planta

• Drocedimientos para tomar medidas correctivas ante no con#ormidades ue se

presenten en el procesamiento.

:abla 7. 5esumen de an"lisis de an"lisis de peligros ! puntos de control critico 2éctar

de 2aranjaPPC Dasteurización*ac!or de ries#o %obrevivencia de microorganismos-$mi!es cr$!icos :4 +9C

t4 *8s

Moni!oreoFu :emperatura ! tiempo del tratamiento térmicoCómo :ermómetro ! registros del pasteurizador *recuencia Cada loteFuien ?perador del pasteurizador

? J Acciones correc!ivas %i la temperatura es baja aumentar el tiempo de retenC para cumplir con la normativa

Re#is!ros 5egistro de temperaturas, tiemposeri3icación ;n"lisis microbiológicos


69/70

BIBLIOGRAFÍA?

• C"rdenas C. Calderas a car"ón con parrilla $iajera por Cárdenas Continental

Ltda. 5ecuperado el 0 de septiembre del *3 de

Fttp4MMUUU.grupojpcalderas.comMimagesMpd#MC;:;/??VC?-B%:B/E%V%?/


70/70

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España. pp. *88=*A*• %"ncFez -. (3). Drocesos de elaboración de alimentos ! bebidas, Editorial

5;5; %.;. -adrid España. p. *• ;sFurst D. (*@@).

242086148 diseno de una planta procesadora de nectar de fruta docx

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