Date post: | 15-Jan-2016 |
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“DISEÑO DE UNA PLANTA PROCESADORA DE ZANAHORIAS”
TALLER DE DISEÑO
Profesor: Ximena Elena del Carmen Inostroza Hoffmann
JAIME ANTONIO BRAVO TRONCOSOHUGO EDUARDO FERRADA ROSALES
LUISA NORA FIGUEROA OLATE
2012
RESUMEN
UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERIA, CIENCIAS Y
ADMINISTRACIONDEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA
La zanahoria es una hortaliza que se caracteriza por su sabor textura firme, de larga
duración, sabor dulce al consumirla y por su gran cantidad de vitaminas y minerales;
estas características la hacen una materia prima apta para ser procesada y elaborar
distintos productos a partir de la zanahoria. A raíz de lo antes mencionado se ha
diseñado una planta procesadora de zanahorias que tiene por productos: mermelada de
zanahoria, conservas en vinagre de zanahorias, confitado de zanahorias y té de
zanahorias.
Para estimar la demanda de materia prima que se va a necesitar para elaborar los
cuatro productos se realizo una caracterización de cada producto para ver con que
variedad de zanahoria se iba a trabajar, dando como resultado la variedad chantenay.
Además se realizo un estudio de mercado para cada uno de los productos y así estimar
qué porcentaje del mercado cubrir y determinar la producción de cada producto.
Para el diseño de la plata procesadora de zanahorias se elaboraron los respectivos
diagramas de bloque y diagramas de flujo para la obtención de cada producto
terminado. En la elaboración del diagrama de flujo se calcularon los balances de
materia y energía para cada equipo utilizado; debiendo investigar a nivel de laboratorio
y bibliografía los datos requeridos.
Una vez definidos los diagramas se paso a la etapa de distribución y distribución de la
planta. Para la distribución de planta se definieron previamente los equipos aptos a las
necesidades de cada producto y la información necesaria de dimensionamiento. Una
vez conocida las dimensiones requeridas de terreno se analizo la ubicación de la
empresa; para ello se hizo un análisis de disponibilidad de materia prima junto a otros
factores, dando como resultado la octava región del país en la ciudad de Los Ángeles.
Finalmente se realizo un estudio de costos de puesta en marcha de la empresa; tanto
costos de edificación, requerimientos energéticos, costos de equipos, personal
necesario, entre otros.
ÍndiceIntroducción........................................................................................................................1
4.3. Objetivo general....................................................................................................3
1.2. Objetivos Específicos..........................................................................................3
1. Capitulo 2. Antecedentes generales..........................................................................5
2.1. Caracterización de la materia prima...................................................................5
2.1.3. Taxonomía.........................................................................................................................5
2.1.2. Variedades de zanahoria................................................................................................6
2.1.3. Información nutricional..................................................................................................7
2.1.4. Clima...................................................................................................................................8
2.1.5 Suelos de cultivo.............................................................................................................8
2.2. Caracterización de los productos.......................................................................8
2.2.1 Te de zanahoria................................................................................................................8
2.2.2. Mermelada.........................................................................................................................9
2.2.3 Conservas..........................................................................................................................9
2.2.4 Confitado.............................................................................................................10
2.3. Herramientas para los procesos......................................................................12
2.3.1. Balance de materia y energía......................................................................................12
2.3.2 Estructura económica..................................................................................................13
3. Capitulo 3. Estudio de mercado...............................................................................13
3.1. Producción nacional de zanahorias.................................................................13
3.2. Mercado del té de zanahoria.............................................................................14
3.3. Mermelada estructura económica....................................................................14
3.4. Estudio de mercado conservas de zanahoria.................................................15
3.5. Estudio de mercado de la zanahoria confitada...............................................16
4. Capitulo 4. Descripción del proceso........................................................................17
4.1 Proceso en común..............................................................................................17
4.1.1. Descripción etapas proceso en común....................................................................17
4.1.2 Diagrama de Bloque y flujo del proceso en general...........................................19
4.2 Proceso del Té de zanahoria.............................................................................30
4.2.1 Descripción etapas proceso del Té de zanahoria..................................................30
4.2.2 Diagrama del bloque y flujo del te....................................................................31
4.2.3 Balances de materia y energía del proceso del té.................................................33
4.3. Proceso de la mermelada de zanahoria Proceso de la mermelada de zanahoria39
4.3.1 Descripción etapas proceso mermelada de zanahoria........................................39
4.3.2 Diagrama de Bloque y flujo del proceso en general...........................................40
4.3.3 Balances de materia y energía del proceso de mermelada................................44
4.4. Proceso zanahoria en conserva........................................................................54
4.4.1 Descripción etapas proceso zanahoria en conserva............................................54
4.4.2. Diagrama de Bloque y flujo del proceso conserva de zanahoria....................57
4.4.3 Balances de Materia Conservas.................................................................................61
4.5. Confitado....................................................................................................................72
4.5.1 Descripción de etapas proceso de confitado de zanahoria................................72
5.1 Diversidad de equipos.......................................................................................98
6. Localización y layout de la planta..........................................................................113
6.1 Localización......................................................................................................113
6.2 Layout de la planta...........................................................................................114
7. Costos de creacion de la planta.............................................................................114
8. CONCLUSIONES......................................................................................................117
Índice de figura Figura 1 taxonomía de la zanahoria.......................................................................................................5Figura 2 Información nutricional de la zanahoria en conserva en base a 100 gramos..................10Figura 3 Producción de hortalizas en Chile.........................................................................................13Figura 4 Diagrama de bloque del proceso general.............................................................................19Figura 5 Diagrama de flujo parte general 1.........................................................................................20Figura 6 Diagrama de flujo parte general 2.........................................................................................21Figura 7 transportador j-11.....................................................................................................................22Figura 8 Lavadero X-110........................................................................................................................22Figura 9 Escurridor J-114.......................................................................................................................23Figura 10 Cámara de frío E-115............................................................................................................24Figura 11 Cinta transportadora J-121...................................................................................................24Figura 12Cortador C-120........................................................................................................................25Figura 13 Cinta transportadora J-122...................................................................................................26Figura 14 Pelador C-123........................................................................................................................26Figura 15 Cinta transportadora J-124...................................................................................................27Figura 16 Calibrador D-125....................................................................................................................28Figura 17 Cinta transportadora J-126...................................................................................................29Figura 18 Cinta transportadora J-127..................................................................................................29Figura 19 Cinta transportadora J-128...................................................................................................30
Figura 20 Diagrama del bloque del té...................................................................................................32Figura 21 diagrama de flujo del té.........................................................................................................33Figura 22 Cortadora C-220....................................................................................................................34Figura 23 Reciente de almacenamiento F-221..................................................................................34Figura 24 Secador B-220......................................................................................................................35Figura 25 Tamiz H-230...........................................................................................................................38Figura 26Transportador de cinta J-231..............................................................................................39Figura 27 Envasadora X-240................................................................................................................39Figura 28 Diagrama del Bloque del proceso de mermelada.............................................................42Figura 29 Diagrama de flujo de proceso de mermelada parte 1......................................................43Figura 30 Diagrama de Flujo del proceso de mermelada parte 2...................................................44Figura 31 Pulpeadora C-310................................................................................................................45Figura32 Transportador tornillo sin fin J-311.......................................................................................45Figura 33 Marmita E-320........................................................................................................................46Figura 34Marmita E-330.........................................................................................................................48Figura 35 Envasadora X-340.................................................................................................................50Figura 36 Selladora X-350.....................................................................................................................51Figura 37 Enfriadora E-360...................................................................................................................52Figura 38 Estante de secado X-371....................................................................................................54Figura 39 Etiquetadora X-370...............................................................................................................55Figura 40 Diagrama de bloque del proceso de conserva de zanahoria...........................................58Figura 41 diagrama de flujo del confitado parte 1...............................................................................59Figura 42 cortadora C-410.....................................................................................................................61Figura 43 cinta transportadora J-411....................................................................................................62Figura 44 marmita E-320.......................................................................................................................63Figura 45 escurridor J-412.....................................................................................................................65Figura 46 envasador X-340..................................................................................................................65Figura 47 marmita E-330........................................................................................................................66Figura 48 cinta transportadora J-413....................................................................................................68Figura 49 selladora X-350......................................................................................................................68Figura 50 J-414........................................................................................................................................69Figura 51 X-360.......................................................................................................................................71Figura 52 etiquetadora X-370................................................................................................................72Figura 53 diagrama de blqoue de confitado de zanahoria.................................................................74Figura 54 Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 1..........................................................75Figura 55 Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 2..........................................................76Figura 56 Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 3..........................................................77Figura 57Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 4...........................................................78Figura 58 Cortadora en lámina C-410..................................................................................................79Figura 59 cinta transportadora J-411....................................................................................................79Figura 60 macerador C-412...................................................................................................................80Figura 61 escurridor X-413.....................................................................................................................81
Figura 62 lavadero X-414.......................................................................................................................81Figura 63confitador X-430......................................................................................................................82Figura 64 homogeneizador M-431........................................................................................................83Figura 65 escurridor E-562.....................................................................................................................83Figura 66 marmita E-440........................................................................................................................84Figura 67 homogenizador X-441...........................................................................................................85Figura 68 escurridor X-442.....................................................................................................................85Figura 69 confitado E-380......................................................................................................................86Figura 70 homogeneizador E-390.........................................................................................................87Figura 71 Escurridor E-380....................................................................................................................87Figura 72 confitado X-450......................................................................................................................88Figura 73 homogeneizador E-451.........................................................................................................89Figura 74 escurridor...............................................................................................................................89Figura 75confitado...................................................................................................................................90Figura 76 homogeneizador M-461........................................................................................................91Figura 77 escurridor X-462.....................................................................................................................91Figura 78 confitado E-950......................................................................................................................92Figura 79 homogeneizador E-940.........................................................................................................93Figura 80 Escurridor E-93......................................................................................................................93Figura 81 secador B-470.......................................................................................................................94Figura 82 cinta vibratoria J-471.............................................................................................................96Figura 83envasadora X-480...................................................................................................................97Figura 100 Planta completa.................................................................................................................114
Índice de tablasTabla 0.1 información nutricional (FAO.,2006)......................................................................................7Tabla 0.2 Capacidad calórica ocupados..............................................................................................13Tabla 3.1 Consumo per cápita de conservas en Chile.......................................................................15Tabla 3.2 balance de materia del transportador J-111.......................................................................22Tabla 3.3 balance de materia del equipo X-110...............................................................................23Tabla 3.4 balance de materia del equipo J-114................................................................................23Tabla 3.5 Balance de materia del equipo E-115.............................................................................24Tabla 3.6 Balance de materia del equipo J-121.................................................................................24Tabla 3.7 Balance de materia del equipo C-120.................................................................................25Tabla 3.8 Balance de materia del equipo J-122.................................................................................26Tabla 3.9 Balance de materia del equipo C-123................................................................................26Tabla 3.10 Balance de materia del equipo J-124.............................................................................27Tabla 3.11 Balance de materia del equipo D-125..............................................................................28Tabla 3.12Balance de materia del equipo J-126.................................................................................29Tabla 3.13 Balance de materia del equipo J-127................................................................................29Tabla 3.14 Balance de materia del equipo J-127...............................................................................30Tabla 3.15 Balance de materia del equipo C-210...............................................................................34
Tabla 3.16 balance de materia del equipo F-221................................................................................34Tabla 3.17 Balance de materia del equipo B-220...............................................................................35Tabla 3.18 Balance de materia del equipo H-230...............................................................................38Tabla 3.19 Balance de materia del equipo J-231.............................................................................39Tabla 3.20 Balance de materia X-240..................................................................................................39Tabla 3.21 Balance de materia del equipo C-310............................................................................45Tabla 3.22Balance de materia del equipo J-311.................................................................................46Tabla 3.23 Balance de materia del equipo E-320...............................................................................46Tabla 3.24 Balance de materia del equipo E-330...............................................................................48Tabla 3.25 Balance de materia de del equipoX-340...........................................................................50Tabla 3.26 Balance de materia del equipo X-350...............................................................................51Tabla 3.27 Balance de materia del equipo E-360...............................................................................52Tabla 3.28 Balance de materia del equipo X-371..............................................................................54Tabla 3.29 Balance de materia del equipo X-370..............................................................................55Tabla 3.30 Balances de Materia Conservas C-410............................................................................61Tabla 3.31 Balances de Materia Conservas J-411............................................................................62Tabla 3.32 Balances de Materia de la maquina E-320.....................................................................63Tabla 3.33 Balances de Materia de la maquina J-412......................................................................65Tabla 3.34 Balances de Materia de la maquina X-340....................................................................66Tabla 3.35 Balances de Materia de la maquina E-330.....................................................................66Tabla 3.36 Balances de Materia de la maquina J-413......................................................................68Tabla 3.37 Balances de Materia de la maquina X-350.....................................................................69Tabla 3.38 Balances de Materia de la maquina J-414......................................................................69Tabla 3.39 enfriadora E-370..................................................................................................................70Tabla 3.40Balances de Materia de la maquina E-370......................................................................70Tabla 3.41 Balances de Materia de la maquina X-360.....................................................................72Tabla 3.42 Balance de materia equipo C-410.....................................................................................79Tabla 3.43 Balance materia del equipo J-411..................................................................................80Tabla 3.44 balance de materia del equipo C-412...............................................................................80Tabla 3.45balance de materia del equipo X-413.................................................................................81Tabla 3.46 balance de materia del equipo X-414...............................................................................82Tabla 3.47balance de materia del equipo X-430.................................................................................82Tabla 3.48 balance de materia del equipo equipo M-431................................................................83Tabla 3.49 balance de materia del equipo E-562...............................................................................84Tabla 3.50 balance de materia del equipo E-440............................................................................84Tabla 3.51 balance de materia del equipo X-441...............................................................................85Tabla 3.52 balance de materia del equipo X-442..............................................................................86Tabla 3.53 balance de materia del equipo E-380...............................................................................86Tabla 3.54 balance de materia del equipo E-390...............................................................................87Tabla 3.55 balance de materia del equipo E-380...............................................................................87Tabla 3.56 balance de materia del equipo X-450...............................................................................88Tabla 3.57balance de materia del equipo M-451................................................................................89
Tabla 3.58 balance de materia del equipo...........................................................................................89Tabla 3.59balance de materia del equipo............................................................................................90Tabla 3.60 balance de materia del equipo M-461...............................................................................91Tabla 3.61 balance de materia del equipo X-462...............................................................................92Tabla 3.62 balance de materia del equipo E-394...............................................................................93Tabla 3.63 balance de materia del equipo E-93..................................................................................94Tabla 3.64 balance de materia del equipo J-471................................................................................96Tabla 3.65 balance de materia del equipo X-480...............................................................................97Tabla 3.66 tipos de mezcladora..........................................................................................................100
CAPITULO 1INTRODUCCIÓN
Capítulo 1. Introducción
Introducción
Informe de la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 2003 reconoce que la
evidencia científica asociada a la disminución del riesgo de enfermedades
cardiovasculares en las personas que consumen al menos 400 gramos de frutas y
verduras al día es convincente, y probable en la disminución del riesgo de cáncer de la
cavidad oral, esófago, estómago, colon y recto. En este contexto, entre las
recomendaciones con respecto a la dieta incluidas en la Estrategia Mundial sobre
Régimen Alimentario, Actividad Física y Salud de la OMS de 2004, destaca el
«aumentar el consumo de frutas y hortalizas, así como de legumbres, cereales
integrales y frutos secos» (Olivares y Bustos., 1998).
Las hortalizas como la zanahoria le aportan al organismo sustancias nutritivas, no
contienen grasas, le ayudan en la digestión y se encargan de que el organismo trabaje
y permanezca saludable. Además, es una fuente de vitaminas y contribuye a prevenir
las enfermedades de la vista y los problemas de la piel (Lopera. 1983).
La disponibilidad de verduras y frutas es suficiente, variada y accesible en la mayoría
de las regiones del país. De hecho, Chile es un país productor y exportador de verduras
y frutas de óptima calidad y sabor. Sólo en las regiones extremas, en especial las del
extremo sur del país (XI y XII) y en algunos sectores rurales aislados existen
limitaciones de acceso por disponibilidad y precio (Olivares y Bustos., 1998).
La producción y comercialización de hortalizas en Chile es estacional, dado
básicamente por la diversidad de especies, zonas de cultivo y sistemas productivos;
sin embargo este no es el caso de la zanahoria ya que se da en variadas condiciones
de clima, lo que permite producirlas durante todo el año, existiendo una variación en el
rendimiento y en la calidad de este alimento según la época de cultivo (Giaconi y
Escaff, 1998).
Planta procesadora de zanahoria
1
Capítulo 1. Introducción
El presente proyecto de curso trata sobre el diseño de una planta procesadora de
productos derivados de la zanahoria tales como: mermelada de zanahoria,
zanahoria confitada, conserva de zanahoria y té de zanahoria.
Las frutas y las verduras son fuentes de antioxidantes como la vitamina C, la vitamina
E, beta-caroteno, glutatión, licopeno, polifenoles y flavonoides, cuyos efectos
beneficiosos se deben a su capacidad de reducir el daño oxidativo (Urquiaga y
Leighton, 2011).
A pesar de que el procesado de alimentos conlleva algunas pérdidas de nutrientes,
compensa con creces el resultado final, ya que aporta ventajas y es necesario para
garantizar la seguridad. El procesado puede dañar o mejorar el estado nutricional de
algunas materias primas, entre ellos, los vegetales, en donde el lavado o cortado
reducen de forma inevitable, el valor vitamínico. En las industrias los equipos utilizados
son más complejos para lograr asegurar que estas pérdidas de vitaminas sean mucho
menores. Además, emplean técnicas que favorecen la liberación de sustancias como
el licopeno o las lectinas, tan importantes para el organismo. (Anónimo 3., 2012).
A diferencia de la mayoría de otras verduras, las zanahorias son más nutritivas cuando
se comen cocidas que se comen crudas (excepto cuando se hace zumo). Debido a que
las zanahorias tienen unas paredes celulares muy resistentes, el cuerpo es capaz de
convertir menos del 25 por ciento de su beta caroteno en vitamina A. Al cocinar se
disuelve parcialmente las paredes de celulosa de las células, liberando nutrientes al
romperse las membranas celulares. Las pruebas han demostrado que el 3% del
contenido total del beta-caroteno se libera de las zanahorias cuando se consume en
piezas crudas. Sin embargo, homogeneizando (pulpa) se liberó un 21%, cocinando la
pulpa se aumentó en un 27% y añadiendo aceite a la pulpa cocida aumentó aún más la
cantidad liberada al 39% (Anónimo 4., 2012)
Planta procesadora de zanahoria
2
Capítulo 1. Introducción
4.3.Objetivo general
Diseñar una planta de procesamiento para la elaboración de mermelada,
conservas, té y confitado de zanahoria (Daucus Carota).
1.2.Objetivos Específicos
Conocer las características de la zanahoria (Daucus Carota) como materia
prima, para la elaboración de cada uno de los productos.
Crear los diagramas de bloque para cada uno de los productos a elaborar en la
planta procesadora de zanahoria.
Construir diagramas de flujos para los productos correspondientes
Definir balances de materia y energía para cada proceso de los productos y
determinar los requerimiento de vapor para la planta procesadora.
Realizar estudio de mercado para cada uno de los productos.
Describir y seleccionar los equipos apropiados para la elaboración de cada uno
de los productos.
Realizar localización, distribución y layout de la planta procesadora de zanahoria
Estimar los costos asociados a la implementación de la planta procesadora de
zanahoria.
Planta procesadora de zanahoria
3
CAPITULO 2ANTECEDENTES GENERALES
Capitulo 2: Antecedentes generales
1. Capitulo 2. Antecedentes generales
2.1.Caracterización de la materia prima
La zanahoria es una planta con una raíz larga hacia abajo, pertenece a la familia de
las de las umbelíferas, este fruto se destaca por el sabor dulce que tiene al
consumirse, el bajo aporte calórico y la gran cantidad de vitaminas y minerales. Esta
hortaliza puede llegar a medir diferentes tamaños, desde 10 a 30 cm, también puede
tener diferentes colores y formas.
2.1.3. Taxonomía
La planta de zanahoria la podemos dividir en varias partes como lo veremos a
continuación:
Hojas: Crecen de 10 a 15 días después de la siembra estas pueden tener dos a
tres divisiones de forma muy angosta, contiene forma circular, pubescente
pecíolos largos.
Tallo: Contiene una forma de disco el cual se ubica en la parte superior de la raíz
Raíz: Contiene una forma cónica, el cual en la parte superior es redonda la inferior
de forma puntiaguda. Puede llegar a medir desde los 10 cm hasta los 30 cm de
largo. La raíz en el interior posee peridermis, cambium, cilindro central (xilema),
corteza y floema como se muestra en la siguiente Figura 2.1.
Figura 1 taxonomía de la zanahoria
Planta procesadora de zanahoria
5
Capitulo 2: Antecedentes generales
En el interior de este tubérculo sustancias como la parénquima que es producido por
el cambium tanto a nivel de la corteza como del cilindro central. También contiene
caroteno (provitamina A) el cual da el color naranjo, donde se concentra en las
mismas partes que la parénquima
Tallo floral e inflorescencia: El tallo crece en la yema central, el cual puede crecer
desde un metro hasta 1,5 metros como máximo. En la parte de la influerencia
posee una umbela principal desde el tallo y unas ramificaciones secundarias, donde
al final de esta florecen de color blanco verdoso.
2.1.2. Variedades de zanahoria
En la actualidad hay 50 variedades de zanahoria, todas tienen diferente forma, color u
origen. Por lo general se clasifican por el largo que tiene, el cual tiene tres grupos
Cortas: zanahorias que son inferiores a 10 cm de largo.
Semi-largas o intermedias: este grupo varía de 10 a 20 cm de largo.
Largas: son zanahorias superiores a 20 cm de largo, este grupo por lo general se
usa en la industria alimenticia por el tamaño y la cilindrada que tiene esta.
Las principales especies que se ocupan y se cosechan en el mundo son:
ChantenayEsta variedad de zanahoria es muy utilizada en el mundo, pertenece al grupo de
zanahoria semi- largo, esta contiene una forma de cilindro en casi dos tercios de la
hortaliza y termina en forma de roma, este contiene diferentes líneas, como son la
red cored chantenay, royal chantenay, etc.
Nantesa
Contiene una raíz cilíndrica y la punta es de una forma semi romana, está en el
grupo de la semi- largas, esta no se cultiva demasiado en Chile.
Planta procesadora de zanahoria
6
Capitulo 2: Antecedentes generales
Imperator
Esta especie de zanahoria esta en el grupo de la largas, teniendo medidas
superiores a 20 cm, contiene una forma muy fina, este no se comercializa en chile
pero está bien difundido en Europa y me los estado unidos, se puede destacar entre
sus variedades la imperator 58. (Giaconi y Escaff, 2001)
2.1.3. Información nutricional
Este es un producto hipocalórico dado que está compuesto por un 86% de agua,
además de ser muy bajo en colorarías. Sin mencionar que contiene pectinas si se
comen crudas el cual hace que se baje el colesterol de las personas mediante la
regulación del tránsito intestinal.
La zanahoria es rica en carotenos el cual contiene vitamina A, este compuesto
funciona como un antioxidante y ayuda a la formación de tejido blando, óseo,
dientes etc. En la tabla 2.2. Contiene la información nutricional de la zanahoria.
Tabla 0.1 información nutricional (FAO.,2006)
COMPUESTO CANTIDAD
Calorías 36
Agua 86 g
Carbohidratos 10.7 g
Grasas 0.1 g
Proteínas 0.9 g
Fibra 1.2 g
Cenizas 1.1 g
Calcio 80 mg
Fósforo 30 mg
Hierro 1.5 mg
Planta procesadora de zanahoria
7
Capitulo 2: Antecedentes generales
Vitamina A 10500 U.I.
Tiamina 0.04 mg
Riboflavina 0.04 mg
Niacina 0.5 mg
Ácido ascórbico 3.0 mg
2.1.4. Clima
Las zanahoria crece en una gran cantidad de climas, esto conlleva que se pueda
cultivar en todo el año este tubérculo, pero su clima optimo se da en ambientes
frescos, donde para un buen cultivo se debe tener una temperatura aproximadamente
entre 16 a 20 °C. (Giaconi y Escaff, 2001)
2.1.5 Suelos de cultivo
Se cultiva en suelos profundos y fértiles, el cual no debe contener piedras y cascajos,
debe contener una gran cantidad de materia orgánica para que así se formen raíces de
buena calidad, además este tubérculo exige una gran cantidad de fósforo y potasio. El
suelo debe tener una buena capacidad de drenar agua, si la tierra contiene una gran
cantidad de humedad da lugar a agentes fungosos u otras enfermedades que puede
tener la zanahoria. (Giaconi y Escaff., 2001)
2.2. Caracterización de los productos
2.2.1 Te de zanahoria
Producto que se hacen en base a zanahoria, las cuales se mantienen en un proceso
de secado hasta llegar a un mínimo porcentaje de humedad, el cual la ley exige a lo
más un 12 % (Reglamento sanitario de los alimentos)
Además se pueden hacer infusiones con otras variedades como es el caso del
canelos, o te verde o negro.
Planta procesadora de zanahoria
8
Capitulo 2: Antecedentes generales
1.2.2. Mermelada
Las mermeladas según el (Reglamento Sanitario de los Alimento) se denomina de la
siguiente forma “Artículo 406.- Con la denominación genérica de "confituras", se
entienden los productos obtenidos por cocción de frutas, hortalizas o tubérculos
(enteros o fraccionados), sus jugos y/o pulpas, con azúcares (azúcar, dextrosa, azúcar
invertido, jarabe de glucosa o sus mezclas) con o sin adición de otros edulcorantes,
aditivos e ingredientes. Comprenden mermeladas, dulces, jaleas, frutas confitadas,
glaseadas, cristalizada o escarchadas, escurridas y almibaradas.”(Ministerio de salud,
2008)
Además la mermelada contiene una mezcla de azúcar, ácido cítrico y pectina, este
último componente le da la textura y aspecto gélido. Debe contener un pH de
alrededor de 3,5, Por último para darle el sabor a la mermelada, ésta debe contener
una cantidad de azúcar necesaria hasta alcanzar los 65 ° Brix. (FAO., 1998)
2.2.3 Conservas
Como definición general, “Artículo 408.- Conserva es el producto alimenticio contenido
en envase herméticamente sellado y que ha sido sometido posteriormente a un
tratamiento térmico que garantice su esterilidad comercial” (Ministerio de salud, 2008).
Los procesos de conservación de los alimentos inhiben el crecimiento de los
microorganismos; pero existen tipos de conservación que utilizan la fermentación para
estabilizar los tejidos de frutas, hortalizas, carnes tratados.
Muchas hortalizas se conservan tanto en salmuera como en vinagre como los
pepinillos, tomates verdes, coliflor, zanahorias entre otros. La sal se utiliza en los
Planta procesadora de zanahoria
9
Capitulo 2: Antecedentes generales
procesos de fermentación; puesto que limita el crecimiento de microorganismos
putrefactores entre otros.
La conserva de zanahoria es un alimento rico en vitamina A; puesto que 100 gramos de
este producto contiene 484 micros gramos de vitamina A aproximadamente. En la figura
2.3 detalla la información nutricional de la zanahoria en conserva en base a 100 gramos
de este producto.
Figura 2 Información nutricional de la zanahoria en conserva en base a 100 gramos
Con relación a los beneficios de este producto para el ser humano, es que debido a su
alto contenido de vitamina A (niacina), previene enfermedades en los ojos, fortalece el
sistema inmunitario y posee propiedades contra en cáncer. Además favorece el buen
estado de las mucosas y la apariencia de la piel.
2.2.4 Confitado
Según Reglamento Sanitario de los Alimentos el confitado de productos se denota
como confitura en la que se entiende lo siguiente: Según Artículo 406.- Con la
denominación genérica de "confituras", se entienden los productos obtenidos por
cocción de frutas, hortalizas o tubérculos (enteros o fraccionados), sus jugos y/o pulpas,
con azúcares (azúcar, dextrosa, azúcar invertido, jarabe de glucosa o sus mezclas) con
o sin adición de otros edulcorantes, aditivos e ingredientes. Comprenden mermeladas, Planta procesadora de zanahoria
10
Capitulo 2: Antecedentes generales
dulces, jaleas, frutas confitadas, glaseadas, cristalizadas o escarchadas, escurridas y
almibaradas.
La fruta confitada se elabora a partir de frutas y hortalizas que tienen como
característica principal su textura firme. La zanahoria es una de las hortalizas utilizadas
con mayor frecuencia para la elaboración de estas.
El proceso que se utiliza es una técnica bastante sencilla de conservación, en la cual el
conservante principal es el azúcar.
Artículo 407.- Las frutas y hortalizas confitadas, glaseadas cristalizadas o escarchadas,
escurridas y almibaradas, deberán cumplir con lo siguiente:
a) Deben estar libres de hojas, fragmentos de insectos y materias ajenas al producto.
b) Los frutos deben poseer un mínimo de transparencia, brillo y turgencia y su textura
debe ser firme y no desintegrarse al ser presionada entre los dedos.
c) Podrán contener colorantes y aromatizantes u otros aditivos autorizados.
Una fruta confitada de buena calidad es la que cumple con los requisitos que exigen las
normas técnicas, tiene la aceptación, la preferencia del consumidor y puede competir
con éxito en el mercado. Los requisitos de calidad están relacionados con las
características sensoriales, la composición y las condiciones microbiológicas de la fruta
confitada (Anónimo 1.,2012).
Los requisitos son los siguientes:
Color: uniforme y brillante
Aroma y sabor debe ser dulce
Textura firme y blanda
Apariencia: brillante, transparente, uniforme en el color y en el tamaño.
Contenido de azúcar: debe de estar entre 60 a 70 ºBrix
pH: debe de estar entre 4,0 a 4,5Planta procesadora de zanahoria
11
Capitulo 2: Antecedentes generales
Humedad: el contenido máximo de agua debe de ser de 25%
Requisitos microbiológicos: no debe contener bacterias, mohos o levaduras.
Como efectos que pueden ser no deseados dentro de la elaboración de nuestro
producto encontramos los siguientes factores:
Azucarados: la fruta confitada está rodeada de pequeños cristales de fruta.
Malograda por mohos: olor a humedad y presenta manchas de color verde,
blanco o negro.
Fermentada: sabor y olor a alcohol
Pegajosa
El producto presentado en bolsas de polietileno gruesas las cuales protegen de muy
buena manera de la humedad del ambiente y nos permite un tiempo de
almacenamiento largo.
2.3. Herramientas para los procesos
2.3.1. Balance de materia y energía
Gracias a la conservación de la materia se puede estimar la cantidad que entra al
equipo tiene que ser igual a la materia que se acumula junto a la que sale de esta. Este
proceso es requerido para ver la cantidad de materia prima de entrada y producto final
de salida.
Para ver los requerimientos de de energía masa se ocupara igual los balances de
energía, el cual todo lo que entra y genere en el equipo es igual a la energía que sale o
se pierde en el proceso, para el cálculo de esto se ocupara la capacidad calórica, como
lo veremos en la ecuación
Q=M (C P (T final−T inicial ))
Q=¿energida requeridad [ kjs ]M= masa de la materia prima, [ kgs ]Planta procesadora de zanahoria
12
Capitulo 2: Antecedentes generales
CP= , calor especifico de la zanahoria[ kjkg°C ]
T final= Temperatura final de la materia prima, [ºC].
T inicial= Temperatura inicial de la la materia prima, [ºC].
La capacidad calórica o CP es la cantidad de energía o joule necesario para subir 1 °C
de 1 kg. Como se ve la ecuación, si la temperatura a la que se quiere llegar es inferior a
la inicial, es negativa, eso quiere decir que necesita ceder energía. Pero cuando la
temperatura final es mayor a la temperatura inicial se requiere absorber energía.
Los principales calores específicos que se ocupan están dados por la siguiente tabla:
Tabla 0.2 Capacidad calórica ocupados
materia prima Cp kj/kg°Czanahoria 3,6
agua 4,181azúcar 1,8392vinagre 4,27
Para soluciones azucaradas se ocupa la siguiente ecuación:
CP=(1−(0.00056∗bx ) )∗4.181
Donde
Bx =grados brix de la solucion
2.3.2 Estructura económica
Análisis de la oferta
Para ver la cantidad de materia prima tenemos disponible y donde se concentra la
mayor cantidad de zanahorias a nivel nacional y el precio el cual se comercializa esta,
para asi poder ver la disponibilidad para la fabricacion de los productos.Planta procesadora de zanahoria
13
Capitulo 2: Antecedentes generales
Análisis de la de demanda
El análisis de la demanda busca ver la cantidad que se consume de cierto producto o
servicio, el cual está determinado por diferentes condiciones, ya sea precio, calidad,
modas, gustos, etc. siempre hay q considerar que la demanda siempre es inversamente
proporcional al precio del productos que se comercializa (Sapag y Sapag., 1989).
Una vez estimada la demanda de cada producto, se puede estimar la cantidad a
producir en la industria.
Planta procesadora de zanahoria
14
CAPITULO 3ESTUDIO DE MERCADO
Capitulo 3: Estudio de mercado
3. Capitulo 3. Estudio de mercado
3.1. Producción nacional de zanahorias
El cultivo de hortalizas en Chile ha tenido una baja respecto a los años anteriores; en el
2010 se destina un área de 80.377 hectáreas; de las cuales 3.751 hectáreas
corresponden al cultivo de zanahorias.
Figura 3 Producción de hortalizas en Chile
Con los datos entregados podemos decir que las zanahorias tienen un 4,7% del
mercado chileno de las hortalizas; pero es un 40% para exportación y 60% para
consumo interno.
Además Chile presenta un consumo per cápita de hortalizas de 103 kg/habitante/año, lo
que si bien es un consumo bueno, los especialistas nacionales plantean que aún es
necesario aumentar el consumo.
Nuestra planta procesadora de zanahorias va a cubrir el 3% del mercado de las
zanahorias para consumo interno; adquiriendo al año la producción equivalente a 78,7
hectáreas. La producción de zanahorias por hectárea es aproximadamente de 522,6
kg/ha; por lo que en 78,7 hectáreas se va a tener una producción de 41,2 toneladas al
Planta procesadora de zanahoria
13
Capitulo 3: Estudio de mercado
año; la cual sería nuestra demanda de materia prima al año y nos daría un flujo de
materia prima es de 0,02 kg/s.
3.2. Mercado del té de zanahoria
Este es un brebaje que se consume a diferentes horas del día, ya sea en la cena,
almuerzo o a la once, a nivel nacional se cuenta un consumo per capital de 650
gramos anual, siendo exclusivos lideres para este tipo de productos en Latinoamérica.
En chile se consume una cantidad de 10 mil toneladas de té en el año, el cual el 90 %
de las ventas lo contiene el variedad de té negro. (Revista capital, 2010). Nuestro
mercado que vamos a abarcar será de un 0.58 %, por ser un producto nuevo y no muy
conocido.
3.3. Mermelada estructura económica
La mermelada es una mezcla en caliente de frutas u hortalizas pulposas con una gran
cantidad de azúcar y pectina, este producto posee una textura gelificada, un poco
ácida y de un sabor muy dulce. La mermelada es muy consumida en las familias
chilenas, el cual se ocupa para aderezo de las galletas o el pan, también se utiliza
para diferentes recetas como por ejemplo postres.
Existen diferentes variedades de mermeladas como manzana, piña, frutilla, ciruela,
mora, durazno y damasco los más utilizados. Sin mencionar que de estas se pueden
dividir en normales o en productos livianos, de las cuales poseen un 90,6 % y 9.4 % del
mercado respectivamente.
En Chile el consumo de mermelada mensual es 1125 toneladas mensuales en chile, el
cual la empresa Watts posee un 40 % del mercado vendiendo aproximadamente unos
450 tonales al mes en el año 2004.
Planta procesadora de zanahoria
14
Capitulo 3: Estudio de mercado
La empresa comenzará abasteciendo aproximadamente un 1,33% del mercado de la
mermelada, produciendo aproximadamente 15 toneladas mensuales el cual se
distribuirá en los diferentes supermercados del país.
3.4. Estudio de mercado conservas de zanahoria
Dentro de los procesados de hortalizas, los productos de mayor consumo son las
conservas, seguidos por los deshidratados y los congelados. Su preferencia radica
principalmente por su disponibilidad durante todo el año y la comodidad y rapidez en su
preparación.
En Chile la conserva que tiene mayor demanda es la de tomate, que tiene un consumo
per cápita de 74 kg/año, seguido está el maíz dulce, los pimientos y los pepinos con un
consumo per cápita indicada en la Tabla 3.
Tabla 3.3 Consumo per cápita de conservas en Chile
Conservas (kg/persona/año)
Tomate 74
Maíz dulce 9,5
Pimientos 6,3
Pepino 4,9
Habichuela 3,9
Como la conserva de zanahoria está relacionada con las conservas de pepino,
generalmente ya que son conservas en vinagre; vamos a suponer que la conserva de
zanahoria tiene el mismo consumo per cápita que el pepino, que es de 4,9
kg/persona/año. Nuestra empresa va a cubrir un 1,7% de ese consumo total del
mercado. De la estimación antes mencionada podemos decir que la producción
mensual que tendrá nuestra empresa es de 123 toneladas mensuales que equivalen a
6 ton/día de producción aproximadamente para satisfacer la demanda. Como la jornada
laboral para la producción de conservas consta de cuatro horas diarias el flujo de
producción de conservas es de 0,43 kg/seg.
Planta procesadora de zanahoria
15
Capitulo 3: Estudio de mercado
3.5. Estudio de mercado de la zanahoria confitada
En chile en el año 2010 se han importado aproximadamente US 1.628.000 llegando
a una participación de mercado de un 0.92% del mercado nacional (Anónimo 2.,
2011); Llegando a aproximadamente 135.667 Kg de fruta confitada en el año, esto
quiere decir que el mercado total que tenemos tiene un número total de 14.746,377
toneladas mensuales el cual nosotros queremos abarcar un 0,04% del mercado
nacional llegando a producir mensualmente 5.5 toneladas.
Los cambios en los hábitos alimenticios en la población por consecuencia de los largos
trayectos entre el lugar de trabajo y el hogar, extensos horarios, entre otros. A esto se
suma la búsqueda de una alimentación más saludable, que aporte vitaminas, fibra
dietética y bajo contenido de colesterol (Sáenz et al, 2007). Se espera que su consumo
sea de horarios alternativos en los cuales se puede disfrutar de un confite de manera
agradable y saludable y de forma paralela aumentando de manera alternativa el
consumo de hortalizas en el país y encaminar los índices hacia los esperados por la
OMS en el cual recomiendan a lo menos 2 porciones diarias.
Planta procesadora de zanahoria
16
CAPITULO 4DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Capitulo 4: Descripción del proceso
4. Capitulo 4. Descripción del proceso
Teniendo en cuenta las características principales de la materia prima a utilizar,
los productos a desarrollar en esta planta procesadora de zanahoria son:
Mermelada, Conserva, Té y Confitado.
4.1 Proceso en común
4.1.1. Descripción etapas proceso en común
Selección
El objetivo de esta etapa es descartar las zanahorias que presentan algún grado
de deterioro, ocasionado por mal manejo en el transporte previo a la llegada de la
planta procesadora de zanahoria. El porcentaje de zanahorias deterioradas que se
considera aceptable corresponde a un 0,1% del total del lote inicial ya que el
proveedor de materia prima debe entregarla en óptimas condiciones; puesto que
la cáscara de las zanahorias será utilizada para la producción de té de zanahoria.
Lavado
En esta etapa las zanahorias son lavadas con agua y cloro con el fin de eliminar
las impurezas; como tierra, restos de pastos, piedrecillas y microorganismos que
pueden acelerar el deterioro de la materia prima. La cantidad de agua y cloro
utilizada es de 0,1139 kg/s para lavar 0,0562 kg/s de zanahorias. Al finalizar el
lavado, en la superficie de las zanahorias queda aproximadamente un 0,002 kg/s
de agua; aumentando el volumen a 0,058 kg/s de zanahorias.
Planta procesadora de zanahoria
17
Capitulo 4: Descripción del proceso
Escurrido
En esta etapa se escurren las zanahorias que vienen del lavado que traen en su
superficie un 2% aproximadamente de agua de lavado; de la cual el 1% se escurre
y el otro 1% sigue en la superficie de la zanahoria.
Almacenado en frío
El almacenado de la materia prima ya lavada en una cámara de frío es para que
no se deteriore (la zanahoria) antes de ser procesada. También la cámara de frío
es útil cuando la recepción de materia prima es mayor de la que se procesa en el
día o cuando ya se ha cumplido la demanda mensual de los productos.
Cortado
Esta etapa tiene el objetivo de cortar las coronas de las zanahorias, las cuales son
eliminadas de la línea de proceso. La corona es la parte superior de la zanahoria
(nacimiento del tallo) que posee una mayor dureza y un sabor amargo. El
porcentaje aproximado que posee cada zanahoria de corona es de un 5,3%.
Pelado
En esta etapa se retira la cáscara de las zanahoria ya sin corona. La cáscara
obtenida es aproximadamente un 14,2% del total de la zanahoria y se utilizará
para producir té; donde se obtendrían 0,077 kg/s para este fin.
Calibrado
Una vez obtenida la zanahoria sin corona y cáscara; esta pasa por una calibradora
que seleccionará las zanahorias por su diámetro, separando las de tamaños
similares para la producción de conservas y confitados; y el resto que no se
encuentre en el rango de diámetro para la elaboración de mermelada. Las Planta procesadora de zanahoria
18
Capitulo 4: Descripción del proceso
cantidades que se procesaran para cada producto son: conservas de 0,241 kg/s,
confitados de 0,0029 kg/s y de mermelada de 0,0159kg/s.
4.1.2 Diagrama de Bloque y flujo del proceso en general
Figura 4 Diagrama de bloque del proceso general
Planta procesadora de zanahoria
19
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 5 Diagrama de flujo parte general 1
Planta procesadora de zanahoria 20
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 6 Diagrama de flujo parte general 2
Planta procesadora de zanahoria 21
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.1.3 Balances de Materia ´parte general
Cinta transportadora (J-111)
Figura 7 transportador j-111
Tabla 3.4 balance de materia del transportador J-111
Kg/s 1 2 3zanahoria seca 0,0237 2,37E-05 0,0237corona 0,0024 2,40E-06 0,0024cáscara 0,0058 5,80E-06 0,0058Suciedad 0,0005 5,00E-07 0,0005Agua 0,0239 2,39E-05 0,0239Cloro 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0563 0,0001 0,0562
Lavadero (x-110)
Figura 8 Lavadero X-110
Planta procesadora de zanahoria
22
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.5 balance de materia del equipo X-110
Kg/s 3 4 5 6zanahoria seca 0,0237 0,0000 2,37E-05 0,0237corona 0,0024 0,0000 2,40E-06 0,0024cáscara 0,0058 0,0000 5,79E-06 0,0058Suciedad 0,0005 0,0000 0,0005 0,0000Agua 0,0239 0,1125 0,1103 0,0261Cloro 0,0000 0,0014 0,0014 0,0000TOTAL 0,0562 0,1139 0,1122 0,0580
Escurridor (J-114)
Figura 9 Escurridor J-114
Tabla 3.6 balance de materia del equipo J-114
Kg/s 6 7 8pulpa zanahoria seca 0,0237 0,0236 2,37E-05corona 0,0024 0,0024 2,40E-06cáscara 0,0058 0,0058 5,79E-06Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0261 0,0261 2,61E-05Cloro 0,0000 2,81E-05 2,81E-08TOTAL 0,0580 0,0579 0,0001
Cámara de frío (E-115)
Planta procesadora de zanahoria
23
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 10 Cámara de frío E-115
Tabla 3.7 Balance de materia del equipo E-115
Kg/s 7 9zanahoria seca 0,0236 0,0236corona 0,0024 0,0024cáscara 0,0058 0,0058Suciedad 0,0000 0,0000Agua 0,0261 0,0261Cloro 2,81E-05 2,81E-05TOTAL 0,0579 0,0579
Cinta transportadora (J-121)
Figura 11 Cinta transportadora J-121
Tabla 3.8 Balance de materia del equipo J-121
Kg/s 9 10 11
Planta procesadora de zanahoria
24
Capitulo 4: Descripción del proceso
zanahoria seca 0,0236 0,0236 2,36E-05corona 0,0024 0,0024 2,39E-06cáscara 0,0058 0,0058 5,78E-06Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0261 0,0260 2,61E-05Cloro 2,81E-05 2,81E-05 2,81E-08TOTAL 0,0579 0,0579 0,0001
Cortador (C-120)
Figura 12Cortador C-120
Tabla 3.9 Balance de materia del equipo C-120
Kg/s 10 12 13zanahoria seca 0,0236 0,0236 0,0000corona 0,0024 0,0000 0,0024cáscara 0,0058 0,0058 0,0000Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0260 0,0256 0,0004Cloro 2,81E-05 2,66E-05 1,49E-06TOTAL 0,0579 0,0550 0,0029
Cinta transportadora (J-122)
Planta procesadora de zanahoria
25
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 13 Cinta transportadora J-122
Tabla 3.10 Balance de materia del equipo J-122
Kg/s 14 15zanahoria seca 0,0236 2,36E-05corona 0,0000 0,0000cáscara 0,0058 5,78E-06Suciedad 0,0000 0,0000Agua 0,0256 2,56E-05Cloro 2,66E-05 2,66E-08TOTAL 0,0550 0,0001
Pelador (C-123)
Figura 14 Pelador C-123
Tabla 3.11 Balance de materia del equipo C-123
Kg/s 14 16 17
Planta procesadora de zanahoria
26
Capitulo 4: Descripción del proceso
zanahoria seca 0,0236 0,0236 0,0000corona 0,0000 0,0000 0,0000cáscara 0,0058 0,0000 0,0058Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0256 0,0237 0,0019Cloro 2,66E-05 0,0000 2,66E-05TOTAL 0,0550 0,0473 0,0077
Cinta transportadora (J-124)
Figura 15 Cinta transportadora J-124
Tabla 3.12 Balance de materia del equipo J-124
Kg/s 16 18 19zanahoria seca 0,0236 0,0236 2,36E-05corona 0,0000 0,0000 0,0000cáscara 0,0000 0,0000 0,0000Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0237 0,0237 2,37E-05Cloro 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0473 0,0472 4,73E-05
Calibrador (D-125)
Planta procesadora de zanahoria
27
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 16 Calibrador D-125
Tabla 3.13 Balance de materia del equipo D-125
Kg/s 18 20 21 22zanahoria seca 0,0236 0,0087 0,0133 0,0016corona 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000cáscara 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0237 0,0071 0,0109 0,0013Cloro 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0472 0,0159 0,0241 0,0029
Cinta transportadora (J-126)
Figura 17 Cinta transportadora J-126
Tabla 3.14Balance de materia del equipo J-126
Kg/s 20 23 24
Planta procesadora de zanahoria
28
Capitulo 4: Descripción del proceso
zanahoria seca 0,0087 0,0087 8,73E-06corona 0,0000 0,0000 0,0000cáscara 0,0000 0,0000 0,0000Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0071 0,0071 7,14E-06Cloro 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0159 0,0159 1,59E-05
Cinta transportadora (J-127)
Figura 18 Cinta transportadora J-127
Tabla 3.15 Balance de materia del equipo J-127
Kg/s 21 25 26pulpa zanahoria seca 0,0133 0,0133 1,33E-05corona 0,0000 0,0000 0,0000cáscara 0,0000 0,0000 0,0000Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0109 0,0108 1,08E-05Cloro 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0241 0,0241 2,41E-05
Cinta transportadora (J-128)
Figura 19 Cinta transportadora J-128Planta procesadora de zanahoria
29
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.16 Balance de materia del equipo J-127
Kg/s 22 27 28pulpa zanahoria seca 0,0016 0,0016 1,6E-06corona 0,0000 0,0000 0,0000cáscara 0,0000 0,0000 0,0000Suciedad 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0013 0,0013 1,3E-06Cloro 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0029 0,0029 2,89E-06
4.2 Proceso del Té de zanahoria
4.2.1 Descripción etapas proceso del Té de zanahoria
Cortado
Las cascaras de zanahoria se cortan en pequeños en pequeños trozos, esto trae
como consecuencia el secado más rápido uniformidad a nuestro producto
Secado:
Las cascaras de zanahoria se secan en un secador, donde éste tiene que alcanzar
una humedad de 3% en base seca
Tamizado
Se seleccionan las cascaras que tengan el tamaño adecuado, se eliminan las más
pequeñas.
Envasado
Se envasa el producto en bolsas y se etiqueta
Planta procesadora de zanahoria
30
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.2.2 Diagrama del bloque y flujo del te
Figura 20 Diagrama del bloque del té
Planta procesadora de zanahoria
31
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 21 diagrama de flujo del té
Planta procesadora de zanahoria 32
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.2.3 Balances de materia y energía del proceso del té
Cortadora C-210
Figura 22 Cortadora C-220
Tabla 3.17 Balance de materia del equipo C-210
29 30cascara 5,80E-05 0,0057 agua 1,90E-05 0,0019cloro 1,33E-07 0,0000paquetes 0,00E+00 0,0000aire 0,00E+00 0,0000total 7,71E-05 0,0076
Reciente de almacenamiento F-221
Figura 23 Reciente de almacenamiento F-221
Planta procesadora de zanahoria
33
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.18 balance de materia del equipo F-221
30 31 32cascara 0,0057 2,87E-05 0,0057 agua 0,0019 9,41E-06 0,0019cloro 0,0000 1,32E-07 2,63E-05paquetes 0,0000 0,0000 0,0000aire 0,0000 0,0000 0,0000total 0,0076 3,82E-05 0,0076
Secador B-220
Figura 24 Secador B-220
Tabla 3.19 Balance de materia del equipo B-220
32 33 34 35cascara 0,0057 0,0000 0,0000 0,0057 agua 0,0019 0,0012 0,0024 0,0007cloro 2,63E-05 0,0000 0,0000 2,63E-05paquetes 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000aire 0,0000 0,2014 0,2014 0,0000total 0,0076 0,2026 0,2038 0,0064
Planta procesadora de zanahoria
34
Capitulo 4: Descripción del proceso
Balance de materia:
F32 + F33= F34 + F35
Donde:
F32= Flujo entrada de materia a secar a 20ºC (25% humedad).
F33= Flujo entrada de aire seco a 90ºC (con una humedad de 0,006 kg agua/kg aire
seco)
F34= Flujo salida de aire húmedo a 80ºC.
F35= Flujo salida de materia seca a 75ºC (11% humedad).
Balance de humedad: mt⋅x1+G⋅H2=mt⋅x2+G⋅H1
G= Flujo de aire seco [kg A.S/h]
mt = Cantidad sólido seco [kgSS/h]
H1= Humedad absoluta del aire a la entrada del secador [kg agua/kg A.S]
H2= Humedad absoluta del aire a la salida del secador [kg agua/kg A.S]
x1= Humedad del alimento a la entrada del secador [kg agua/kg S.S]
x2= Humedad del alimento a la salida del secador [kg agua/kg S.S]
x1=0 ,218 [ kgaguakgSS ] x2=0 ,01[ kgaguakgSS ]Reemplazando:
0 ,0057 [kgSS ]⋅0 .218 [ kgaguakgSS ]+G⋅0 ,006[ kgaguakgA .S ]=0 ,0057 [kgSS ]⋅0 ,01[ kgaguakgSS ]+G⋅H2
G=0 ,0011856 [ kgaguas ]
(H 2−0 ,006 )[ kgaguakgairesec o ]
Planta procesadora de zanahoria
35
Capitulo 4: Descripción del proceso
Balance de calor: mt⋅hm
1+G⋅h2=mt⋅hm
2+G⋅h1
G= Flujo de aire seco [kg A.S/h]
mt = Cantidad sólido seco [kgS.S/h]
h1= Entalpía del aire a la salida del secador [kJ/kg A.S]
h2= Entalpía del aire a la entrada del secador [kJ/kg A.S]
hm1= Entalpía del alimento a la entrada del secador [kJ/kg S.S]
hm2= Entalpía del aire a la salida del secador [kJ/kg S.S]
Dada la ecuación para la entalpía del aire:
h=(1 ,005+1 ,88H a )(Tº )+2501 ,4Ha
h1=(1 ,005+1 ,88∗0 ,006)(80 )+2501 ,4∗0 ,006=90 ,26[ KJKgAS ]
h2=(1 ,005+1 ,88∗H2 )(90)+2501 ,4∗H2
Ecuación para la entalpía del alimento:
hm=C ps(Tº s)+C pa(Tºs ) x
hm1=3,6 [ kJkg ºC ](20 ºC )+4 ,187(20 ºC )0 ,218[ kgaguakgss ]=90 ,26 [ kJkgss ]
hm2=3,6 [ kJkg ºC ](70 ºC )+4 ,187(70 ºC )0 ,01[ kgaguakgss ]=271 ,41[ kJkgss ]
Reemplazando en la ecuación balance de calor:
mt⋅hm1+G⋅h2=mt⋅hm
2+G⋅h1
mt⋅(hm1−hm2)=G⋅(h1−h2)
H2=0 ,01190 [ kgaguakgAS ]
Planta procesadora de zanahoria
36
Capitulo 4: Descripción del proceso
Reemplazando, se obtiene el flujo de aire necesario para deshidratar las zanahorias a
un 25% de humedad, que corresponde al flujo F:
G=0.2014 [ kgASs ]Tamiz H-230
Figura 25 Tamiz H-230
Tabla 3.20 Balance de materia del equipo H-230
35 36 37cascara 0,0057 5,71E-05 5,66E-03 agua 0,0007 6,83E-06 6,76E-04cloro 2,63E-05 2,63E-07 2,61E-05paquetes 0,0000 0,0000 0,0000aire 0,0000 0,0000 0,0000total 0,0064 6,42E-05 0,0064
Planta procesadora de zanahoria
37
Capitulo 4: Descripción del proceso
Transportador de cinta J-231
Figura 26Transportador de cinta J-231
Tabla 3.21 Balance de materia del equipo J-23137 38 39
cascara 5,66E-03 3,38E-06 0,0057agua 6,76E-04 3,38E-06 6,73E-04cloro 2,61E-05 1,30E-07 2,59E-05
paquetes 0,0000 0,0000 0,0000aire 0,0000 0,0000 0,0000total 0,0064 0,0000 0,0064
Envasadora X-240
Figura 27 Envasadora X-240
Planta procesadora de zanahoria
38
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.22 Balance de materia X-24039 40 41
cascara 0,0057 0,0000 0,0057agua 6,73E-04 0,0000 6,73E-04
cloro 2,59E-05 0,0000 2,59E-05paquetes 0,0000 4,23E-05 4,23E-05aire 0,0000 0,0000 0,0000total 0,0064 4,23E-05 6,39E-03
4.3. Proceso de la mermelada de zanahoria Proceso de la mermelada de
zanahoria
4.3.1 Descripción etapas proceso mermelada de zanahoria
Pulpeado
En esta etapa del proceso de pretenderá moler la zanahoria, gracias a esto la materia
prima se puede hacer una cocción de manera más fácil y en menor tiempo
Pre-cocción
Una vez que se a pulpeado la zanahoria, pasa a un proceso de pre cocción, la
materia prima se calienta hasta alcanzar 85 C° de temperatura, por un tiempo
aproximado de 15 min. Este proceso sirve para la extracción de la pectina que hay en la
zanahoria.
Cocción
En este proceso se realiza a una temperatura de 104 °C, en este proceso se le agrega
azúcar en una relación de 50% del peso de la materia prima hasta llegar a 65° brix, con
esta cantidad no se cristaliza la mezcla y se gelifica por la acción de la pectina.
Planta procesadora de zanahoria
39
Capitulo 4: Descripción del proceso
Además se le agrega una cantidad de 5 gramos acido cítrico por cada kilogramo de
zanahoria, dado que la zanahoria posee un superior a 4.5. Por último se agrega sorbato
de potasio en una cantidad de 1 gr en cada kilogramo de pulpa diluida en agua, esto
sirve para conservar en buenas condiciones la mezcla.
Envasado
El producto se envasa en frascos de vidrio con una capacidad de 500 ml, se coloca al
vacio y finalmente se cierra.
Sellado de frascos
Los frascos llegan con las tapas puesta a una maquina que las sella automáticamente,
para que así no pierda el vacio del contenido.
Enfriado
Para que el producto sea manipulable se hace enfriar la mermelada mediante agua
fría a 20° C llegando a una temperatura de 30°C.
Secado de frascos
Se almacenan los frascos, hasta que se sequen por completo
Etiquetado
Finalmente se adhiere la etiqueta a los frascos
4.3.2 Diagrama de Bloque y flujo del proceso en generalPlanta procesadora de zanahoria
40
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 28 Diagrama del Bloque del proceso de mermelada
Planta procesadora de zanahoria
41
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 29 Diagrama de flujo de proceso de mermelada parte 1
Planta procesadora de zanahoria 42
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 30 Diagrama de Flujo del proceso de mermelada parte 2
Planta procesadora de zanahoria 43
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.3.3 Balances de materia y energía del proceso de mermelada
Pulpeadora C-310
Figura 31 Pulpeadora C-310
Tabla 3.23 Balance de materia del equipo C-310
C 42 43zanahoria seca 0,0087 3,93E-05 0,0087
acido cítrico 0,0000 0,0000 0,0000azúcar 0,0000 0,0000 0,0000agua 0,0071 3,21E-05 0,0071
conservante 0,0000 0,0000 0,0000frascos 0,0000 0,0000 0,0000
tapa 0,0000 0,0000 0,0000etiqueta 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0159 7,14E-05 0,0158
Transportador tornillo sin fin J-311
Figura32 Transportador tornillo sin fin J-311
Planta procesadora de zanahoria
44
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.24Balance de materia del equipo J-311
43 44 45zanahoria seca 0,0087 8,69E-06 0,0087
acido cítrico 0,0000 0,0000 0,0000azúcar 0,0000 0,0000 0,0000agua 0,0071 7,11E-06 0,0071
conservante 0,0000 0,0000 0,0000frascos 0,0000 0,0000 0,0000
tapa 0,0000 0,0000 0,0000etiqueta 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0158 1,58E-05 0,0158
Marmita E-320
Figura 33 Marmita E-320
Tabla 3.25 Balance de materia del equipo E-320
46 47 48 49zanahoria seca 0,0000 0,0000 3,91E-05 0,0086
acido cítrico 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000azúcar 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000agua 0,0016 0,0016 3,20E-05 0,0071
conservante 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000frascos 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
tapa 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000etiqueta 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0016 0,0016 7,10E-05 0,0157
Planta procesadora de zanahoria
45
Capitulo 4: Descripción del proceso
Balance de energia
Qabsorvido=¿Calor absorvido por la materia prima [ kjs ]Qcedido=¿Calor cedido por el vapor de agua [ kjs ]V=vapor de agua [ kgs ],m= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F45
CP z= 3.6 [ kjkg°C ],, calor especifico de la zanahoria.
T final z= 85 [ºC], Temperatura final de la corriente F45
T inicial z=20 [ºC] Temperatura inicial de la corriente F45
T i= 120 [ºC],Temperatura inicial del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
T f= 110[ºC], Temperatura final del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
λ= 2201,6 [ kjkg ],calor latente del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
CPliquido=4.181 [ kjkg°C ], calor especifco del agua en estado liquido
Qabsorvido=M (CP z (T final z−T inicial z ))
Q1=0,0158 [ kgs ]∗(3,6[ kjkg°C ]∗(85 ° [C ]−20 [° C ]))
QAbsorvido=Qcedido
QAbsorvido=3,6399[ kjs ]Qcedido=V ¿Qcedido=V∗¿
V=Qabsorvido
¿¿
Planta procesadora de zanahoria
46
Capitulo 4: Descripción del proceso
V=3,6399[ kjs ]
¿¿
V=0,01564[ kgs ]
Marmita E-330
Figura 34Marmita E-330
Tabla 3.26 Balance de materia del equipo E-330
49 50 51 52 53 54zanahoria seca
0,0086 0,0000
0,0000
3,89E-05
0,0000
0,0086
acido cítrico
0,0000
3,14E-05
0,0000
1,41E-07
0,0000
0,0000
azúcar0,0000
7,94E-03
0,0000
3,57E-05
0,0000
0,0079
agua0,0071
1,18E-03
9,91E-04
3,71E-05
9,91E-04
0,0082
conservante
0,0000
1,18E-04
0,0000
5,32E-07
0,0000
1,18E-04
frascos0,0000 0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
tapa0,0000 0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
etiqueta 0,00 0,0000 0,00 0,00 0,00 0,00Planta procesadora de zanahoria
47
Capitulo 4: Descripción del proceso
00 00 00 00 00
TOTAL0,0157 0,0093
9,91E-04
1,12E-04
9,91E-04
0,0249
Balance de energia
Qabsorvido=¿Calor absorvido por la materia prima [ kjs ]Qcedido=¿Calor cedido por el vapor de agua [ kjs ]Q1= calor absorvido correspondiente a F49
Q2= calor absorvido correspondiente a F50
V=vapor de agua [ kgs ],m1=¿= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F49
m2=¿= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F50
CPa= = 1,8392 [ kjkg°C ],, calor especifico del azucar.
Cp= 3.6 [ kjkg°C ],, calor especifico de la zanahoria.
T final A= 104 [ºC], Temperatura final del F46
T inicial A=20 [ºC] Temperatura inicial de entrada de la corriente F46
T final z= 104 [ºC], Temperatura final de la zanahoria
T inicial z 85 [ºC] Temperatura inicial de la zanahoria
T final A= 104 [ºC], Temperatura final de la zanahoria
T inicial A 20 [ºC] Temperatura inicial de la zanahoria
T i= 120 [ºC],Temperatura inicial del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
T f=110 [ºC], Temperatura final del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
Planta procesadora de zanahoria
48
Capitulo 4: Descripción del proceso
λ= 2201,6 [ kjkg ],calor latente del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
CPliquido=4.181 [ kjkg°C ], calor especifco del agua en estado liquido
Q1=m1(CP z (T final z−T inicial z ))
Q1=0,0158 [ kgs ]∗(3,6[ kjkg°C ]∗(104 ° [C ]−84 [° C ] ))
Q2=m2(CP A (T final A−T iniciala ))
Q1=0,0093 [ kgs ]∗(1,8392[ kjkg °C ]∗(104 ° [C ]−20 [° C ]))
QAbsorvido=Q1+Q2
QAbsorvido=2,2233[ kjs ]
QAbsorvido=Qcedido
Qcedido=V ¿Qcedido=V∗¿
V=Qabsorvido
¿¿
V=2,2233 [ kjs ]
¿¿
V=0,0009915[ kgs ]Envasadora X-340
Planta procesadora de zanahoria
49
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 35 Envasadora X-340
Tabla 3.27 Balance de materia de del equipoX-340
D 55 56zanahoria
seca0,008
640,000
000,008
64
acido cítrico0,000
030,000
000,000
03
azúcar0,007
900,000
000,007
90
agua0,008
210,000
000,008
21
conservante0,000
120,000
000,000
12
frascos0,000
000,014
070,014
07
tapa0,000
000,003
290,003
29
etiqueta0,000
000,000
000,000
00
TOTAL0,024
910,017
360,042
27
Planta procesadora de zanahoria
50
Capitulo 4: Descripción del proceso
Selladora X-350
Figura 36 Selladora X-350
Tabla 3.28 Balance de materia del equipo X-350
56 57zanaho
ria seca
0,00864
0,00864
acido cítrico
0,00003
0,00003
azúcar0,00790
0,00790
agua0,00821
0,00821
conservante
0,00012
0,00012
frascos0,01407
0,01407
tapa0,00329
0,00329
etiqueta
0,00000
0,00000
TOTAL0,04227
0,04227
Enfriadora E-360
Planta procesadora de zanahoria
51
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 37 Enfriadora E-360
Tabla 3.29 Balance de materia del equipo E-360
57 58 59 60zanaho
ria seca
0,00864
0,00000
0,00000
0,00864
acido cítrico
0,00003
0,00000
0,00000
0,00003
azúcar0,00790
0,00000
0,00000
0,00790
agua0,00821
0,11721
0,11698
0,00845
conservante
0,00012
0,00000
0,00000
0,00012
frascos0,01407
0,00000
0,00000
0,01407
tapa0,00329
0,00000
0,00000
0,00329
etiqueta
0,00000
0,00000
0,00000
0,00000
TOTAL0,04227
0,11721
0,11698
0,04250
Balance de energia
Qcedido=¿Calor cedido por la mermelada [ kjs ]
Planta procesadora de zanahoria
52
Capitulo 4: Descripción del proceso
Qabsorvido=¿Calor absorvido por el agua [ kjs ]A= cantidad de agua [ kgs ],m1=¿0,02491[ kgs ], Flujo másico a la mermelada del flujo correspondiente a F57
CPm= = 2,65848 [ kjkg°C ],, calor especifico de la mermelada
T finalm 30 [ºC] Temperatura final de la mermelada
T inicialm= 104 [ºC], Temperatura inicial de la mermelada de zanahoria
T i= 20 [ºC],Temperatura inicial del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
T f=30 [ºC], Temperatura de entrada del agua
Q1=m1(CP z (T final z−T inicial z ))
Qabsorvido=0,0158 [ kgs ]∗(2,65848[ kjkg°C ]∗(30 ° [C ]−104 [° C ]))
QAbsorvido=−4,899[ kjs ]QAbsorvido=Qcedido
Qcedido=A (CPliquido (Ti−Tf ))Qcedido=A∗(4,18∗(20 °C−30 ° C ))
A=Qabsorvido
(CPliquido (Ti−T f ))
V=−4,899[ kjs ]
¿¿
V=0,11721[ kgs ]
Planta procesadora de zanahoria
53
Capitulo 4: Descripción del proceso
Estante de secado X-371
Figura 38 Estante de secado X-371
Tabla 3.30 Balance de materia del equipo X-371
60 61 62zanahoria
seca0,008
640,000
000,008
64
acido cítrico0,000
030,000
000,000
03
azúcar0,007
900,000
000,007
90
agua0,008
450,000
230,008
22
conservante0,000
120,000
000,000
12
Planta procesadora de zanahoria
54
Capitulo 4: Descripción del proceso
frascos0,014
070,000
000,014
07
tapa0,003
290,000
000,003
29
etiqueta0,000
000,000
000,000
00
TOTAL0,042
500,000
230,042
27
Etiquetadora X-370
Figura 39 Etiquetadora X-370
Tabla 3.31 Balance de materia del equipo X-370
62 63 64zanahoria
seca 0,00864 0,00000 0,00864acido cítrico 0,00003 0,00000 0,00003
azúcar 0,00790 0,00000 0,00790agua 0,00822 0,00000 0,00822
Planta procesadora de zanahoria
55
Capitulo 4: Descripción del proceso
conservante 0,00012 0,00000 0,00012frascos 0,01407 0,00000 0,01407
tapa 0,00329 0,00000 0,00329etiqueta 0,00000 0,00012 0,00012TOTAL 0,04227 0,00012 0,04239
4.4. Proceso zanahoria en conserva
4.4.1 Descripción etapas proceso zanahoria en conserva
Cortado
Las zanahorias son cortadas en láminas del mismo grosor para facilitar el
intercambio de calor y la absorción de los aditivos que se van a usar
posteriormente. El grosor de las láminas es de 0,5 cm y se van a procesar en kg/s.
Escaldado
Las láminas de zanahoria se someten a un escaldado en una solución de agua
que está en su punto de ebullición. Las zanahorias se dejan en la solución por 3
minutos aproximadamente y alcanzan una temperatura de 84°C
aproximadamente.
Escurrido
Después de ser sacadas las zanahorias del recipiente donde se escaldaron, son
escurridas para eliminar el exceso de agua que tienen las zanahorias.
Planta procesadora de zanahoria
56
Capitulo 4: Descripción del proceso
Envasado
En esta etapa se juntan las zanahorias con el líquido de cobertura caliente para
ser envasados en frascos de vidrio de 260 gramos cada uno, los cuales están
previamente esterilizados. Las cantidades que se introducen en cada frasco son
del total de la mezcla un 70% de zanahoria en láminas previamente escaldadas y
30% de líquido de cobertura.
Homogeneizado
En esta etapa se elabora el líquido de cobertura que está compuesto de vinagre,
sal y acido cítrico. Para esto se requiere de un mezclador que este
constantemente revolviendo el líquido y de un calefactor que lo caliente hasta
alcanzar una temperatura de 84°C.
Sellado
Los frascos de vidrio ya cerrados son sometidos a un tratamiento térmico a
presiones elevadas que tiene la finalidad de sellar los frascos para que tengan
una durabilidad de hasta dos años.
Enfriado
Una vez sellados los frascos al vacío se les rocía agua fría para enfriar los frascos
y prepararlos para el etiquetado.
Almacenado
Luego del enfriado, los frascos quedan mojados y por esta razón se dejan un
lapso de tiempo para que se sequen a temperatura ambiente. Esta etapa se
realiza con el fin de secar la superficie de os frascos para poder pegar la etiqueta
de información nutricional, fecha de fabricación y expiración de la conserva. Planta procesadora de zanahoria
57
Capitulo 4: Descripción del proceso
Etiquetado
Una vez que los frascos están secos, se procede al etiquetado de cada frasco.
Las etiquetas tienen un peso aproximado de 0,00012 kg cada una y la
información que va en ellas es la fecha de elaboración, información nutricional y
duración del producto.
Almacenado
Finalmente los frascos de conserva se almacenan en un lugar fresco y oscuro
por 15 días para luego ser comercializados.
4.4.2. Diagrama de Bloque y flujo del proceso conserva de zanahoria
Planta procesadora de zanahoria
58
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 40 Diagrama de bloque del proceso de conserva de zanahoria
Planta procesadora de zanahoria
59
Capitulo 4: Descripción del proceso
Planta procesadora de zanahoria 60
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 41 diagrama de flujo del conserva parte 1
Planta procesadora de zanahoria 61
Capitulo 4: Descripción del proceso
Planta procesadora de zanahoria 62
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.4.3 Balances de Materia Conservas
Cortadora (C-410)
Figura 42 cortadora C-410
Tabla 3.32 Balances de Materia Conservas C-410
Kg/s 65 66zanahoria seca 0,0132 1,33E-04Agua 0,0107 1,08E-04Vinagre 0,0000 0,0000Sal 0,0000 0,0000Acido cítrico 0,0000 0,0000Frasco 0,0000 0,0000Tapa 0,0000 0,0000Etiqueta 0,0000 0,0000TOTAL 0,0239 0,0002
Planta procesadora de zanahoria
61
Capitulo 4: Descripción del proceso
Cinta transportadora (J-411)
Figura 43 cinta transportadora J-411
Tabla 3.33 Balances de Materia Conservas J-411
Kg/s 65 67 68
zanahoria seca0,013
2 1,3E-050,013
2
Agua0,010
7 1,1E-050,010
7
Vinagre0,000
0 0,00000,000
0
Sal0,000
0 0,00000,000
0
Acido cítrico0,000
0 0,00000,000
0
Frasco0,000
0 0,00000,000
0
Tapa0,000
0 0,00000,000
0
Etiqueta0,000
0 0,00000,000
0
TOTAL0,023
9 2,4E-050,023
8
Marmita (E-320)
Planta procesadora de zanahoria
62
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 44 marmita E-320
Tabla 3.34 Balances de Materia de la maquina E-320
Kg/s 68 69 70 71
zanahoria seca0,013
20,000
0 1E-050,013
1
Agua0,010
70,051
80,002
30,060
2
Vinagre0,000
00,000
00,000
00,000
0
Sal0,000
00,000
00,000
00,000
0
Acido cítrico0,000
00,000
00,000
00,000
0
Frasco0,000
00,000
00,000
00,000
0
Tapa0,000
00,000
00,000
00,000
0
Etiqueta0,000
00,000
00,000
00,000
0
TOTAL0,023
80,051
80,002
30,073
3
Balance de energia
Qabsorvido=¿Calor absorvido por la materia prima [ kjs ]Qcedido=¿Calor cedido por el vapor de agua [ kjs ]
V=vapor de agua [ kgs ],
Planta procesadora de zanahoria
63
Capitulo 4: Descripción del proceso
mz= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F68
mA= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F69 (Agua)
CP z= 3.6 [ kjkg°C ], calor especifico de la zanahoria.
T final z= 84 [ºC], Temperatura final de la corriente F68
T inicial z=20 [ºC] Temperatura inicial de la corriente F68
T final A= 120 [ºC], Temperatura final de la corriente F68
T inicial A=100 [ºC] Temperatura inicial de la corriente F68
T i= 120 [ºC],Temperatura inicial del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
T f= 100[ºC], Temperatura final del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
λ= 2201,6 [ kjkg ],calor latente del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
CPliquido=4.181 [ kjkg°C ], calor especifco del agua en estado liquido
Qabsorvido=(M A∗C Pliq (T final A−T inicial A ))+(M Z∗C Pz (T final z−T inicial z ))
Q1=(0,04767 [ kgs ]∗4,18 [ kjkg°C ]∗(120 ° [C ]−100 [°C ] ))+(0,0238[ kgs ]∗3,6[ kj
kg°C ]∗(84 ° [C ]−20 [°C ] ))
QAbsorvido=Qcedido
QAbsorvido=9,468 [ kjs ]Qcedido=V ¿Qcedido=V∗¿
V=Qabsorvido
¿¿
V=9,468 [ kjs ]
¿¿
V=0,00414[ kgs ]Planta procesadora de zanahoria
64
Capitulo 4: Descripción del proceso
Escurridor (J-412)
Figura 45 escurridor J-412
Tabla 3.35 Balances de Materia de la maquina J-412
Kg/s 71 72 73
zanahoria seca0,013
11,3E-
05 0,0131
Agua0,060
2 0,04850,0116
6
Vinagre0,000
0 0,0000 0,0000
Sal0,000
0 0,0000 0,0000
Acido cítrico0,000
0 0,0000 0,0000
Frasco0,000
0 0,0000 0,0000
Tapa0,000
0 0,0000 0,0000
Etiqueta0,000
0 0,0000 0,0000
TOTAL0,073
30,0485
1 0,0248
Planta procesadora de zanahoria
65
Capitulo 4: Descripción del proceso
Envasador (X-340)
Figura 46 envasador X-340
Tabla 3.36 Balances de Materia de la maquina X-340
Kg/s 73 74 77 78zanahoria seca 0,0131 0,0000 0,0000 0,0131
Agua0,0116
6 0,0000 0,0012 0,0128Vinagre 0,0000 0,0000 0,0096 0,0096Sal 0,0000 0,0000 0,0005 0,0005Acido cítrico 0,0000 0,0000 1,0E-06 1,0E-06Frasco 0,0000 0,0326 0,0000 0,0326Tapa 0,0000 0,0076 0,0000 0,0076Etiqueta 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0248 0,0403 0,0113 0,0764
Marmita (E-330)
Figura 47 marmita E-330
Planta procesadora de zanahoria
66
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.37 Balances de Materia de la maquina E-330
Kg/s 75 76 77zanahoria seca 0,0000 0,0000 0,0000Agua 0,0012 5,5E-05 0,0012Vinagre 0,0101 4,5E-04 0,0096Sal 0,0005 2,4E-05 0,0005Acido cítrico 1,1E-06 4,8E-08 1,0E-06Frasco 0,0000 0,0000 0,0000Tapa 0,0000 0,0000 0,0000Etiqueta 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0118 0,0005 0,0113
Balance de energia
Qabsorvido=¿Calor absorvido por la materia prima [ kjs ]Qcedido=¿Calor cedido por el vapor de agua [ kjs ]V=vapor de agua [ kgs ],mV= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F75 (vinagre)
ms= Flujo másico [ kgs ], correspondiente a F75 (sal)
CP v= 4,27 [ kjkg°C ], calor especifico del vinagre.
CP s= 0,85 [ kjkg°C ], calor especifico de la sal.
T final v= 84 [ºC], Temperatura final de la corriente F75
T inicial v=20 [ºC] Temperatura inicial de la corriente F75
T final s= 84 [ºC], Temperatura final de la corriente F75
T inicial s=20 [ºC] Temperatura inicial de la corriente F75
T i= 120 [ºC],Temperatura inicial del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
Planta procesadora de zanahoria
67
Capitulo 4: Descripción del proceso
T f= 100[ºC], Temperatura final del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
λ= 2201,6 [ kjkg ],calor latente del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
CPliquido=4.181 [ kjkg°C ], calor especifco del agua en estado liquido
Qabsorvido=(M v∗CPliq (T final v−T inicial v ))+(M s∗CPz (T final s−T inicial s ))
Q1=(0,0101[ kgs ]∗4,27 [ kjkg°C ]∗(84 ° [C ]−20 [°C ] ))+(0,0005 [ kgs ]∗0,85 [ kj
kg°C ]∗(84 ° [C ]−20 [° C ] ))
QAbsorvido=Qcedido
QAbsorvido=2,787 [ kjs ]Qcedido=V ¿Qcedido=V∗¿
V=Qabsorvido
¿¿
V=2,787 [ kjs ]
¿¿
V=0,00129[ kgs ]
Cinta transportadora (J-413)
Figura 48 cinta transportadora J-413
Tabla 3.38 Balances de Materia de la maquina J-413
Kg/s 78 79zanahoria seca 0,0131 0,0131
Planta procesadora de zanahoria
68
Capitulo 4: Descripción del proceso
Agua 0,0128 0,0128Vinagre 0,0096 0,0096Sal 0,0005 0,0005Acido cítrico 1,0E-06 1,0E-06Frasco 0,0326 0,0326Tapa 0,0076 0,0076Etiqueta 0,0000 0,0000TOTAL 0,0764 0,0764
Selladora (X-350)
Figura 49 selladora X-350
Tabla 3.39 Balances de Materia de la maquina X-350
Kg/s 80zanahoria seca 0,0131Agua 0,0128Vinagre 0,0096Sal 0,0005Acido cítrico 1,0E-06Frasco 0,0326Tapa 0,0076Etiqueta 0,0000TOTAL 0,0764
Cinta transportadora (J-414)
Planta procesadora de zanahoria
69
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 50 J-414
Tabla 3.40 Balances de Materia de la maquina J-414
Kg/s 80 81 82 zanahoria seca 0,0131 1,3E-05 0,0131Agua 0,0128 1,3E-05 0,0128Vinagre 0,0096 9,6E-06 0,0096Sal 0,0005 5,1E-07 0,0005Acido cítrico 1,0E-06 1,0E-09 1,0E-06Frasco 0,0326 3,3E-05 0,0326Tapa 0,0076 7,6E-06 0,0076Etiqueta 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,0764 7,6E-05 0,0763
Enfriadora (E-370)
Tabla 3.41 enfriadora E-370
Planta procesadora de zanahoria
70
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.42Balances de Materia de la maquina E-370
Kg/s 82 83 84 85 Zanahoria seca 0,0131
0,0000
0,0000
0,01311
Agua 0,01280,359
00,000
7 0,3711
Vinagre 0,00960,000
00,000
00,0096
3
Sal 0,00050,000
00,000
00,0005
1Acido cítrico 1,0E-06
0,0000
0,0000 1E-06
Frasco 0,03260,000
00,000
00,0325
9
Tapa 0,00760,000
00,000
00,0076
3
Etiqueta 0,00000,000
00,000
0 0,0000
TOTAL 0,07630,359
00,000
7 0,4346
Balance de energia
Qcedido=¿Calor cedido por la conserva [ kjs ]Qabsorvido=¿Calor absorvido por el agua [ kjs ]
A= cantidad de agua [ kgs ],m1=¿0,02491[ kgs ], Flujo másico a la conserva del flujo correspondiente a F82
CPc= = 2,65848 [ kjkg°C ],, calor especifico de la conserva
T final c 30 [ºC] Temperatura final de la conserva
T inicialc= 104 [ºC], Temperatura inicial de la conserva de zanahoria
T i= 20 [ºC],Temperatura inicial del vapor a 200 [ kNm2 ] de presión
T f=30 [ºC], Temperatura de entrada del agua
Q1=m1(CP z (T final z−T inicial z ))
Planta procesadora de zanahoria
71
Capitulo 4: Descripción del proceso
Qabsorvido=0,0763 [ kgs ]∗(2,65848[ kjkg°C ]∗(30 ° [C ]−104 [° C ]))
QAbsorvido=−15,010[ kjs ]QAbsorvido=Qcedido
Qcedido=A (CPliquido (Ti−Tf ))Qcedido=A∗(4,18∗(20 °C−30 ° C ))
A=Qabsorvido
(CPliquido (Ti−Tf ))
V=−15,010 [ kjs ]
¿¿
V=0,359[ kgs ]Almacenado (X-360)
Figura 51 X-360
Tabla 3.43 Balances de Materia de la maquina X-360
Kg/s 85 86 Zanahoriaseca
0,01311
0,0131
Agua 0,37110,371
1
Vinagre0,0096
30,009
6
Sal0,0005
10,000
5Acido cítrico 1E-06 1E-06
Planta procesadora de zanahoria
72
Capitulo 4: Descripción del proceso
Frasco0,0325
90,032
6
Tapa0,0076
30,007
6
Etiqueta 0,00000,000
0
TOTAL 0,43460,434
6
Etiquetado (X-370)
Figura 52 etiquetadora X-370
4.5. Confitado
El proceso de confitado consiste en sumergir las cortezas de las frutas cítricas en
varias soluciones de almíbar, en forma consecutiva, de modo que en cada etapa
se incrementa la concentración del almíbar hasta alcanzar 75°Brix en el producto
final. El producto obtenido es de baja humedad (20%) por lo que se puede
conservar hasta por un año y se consume principalmente como golosina y en
repostería (FAO, 2006).
Planta procesadora de zanahoria
73
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.5.1 Descripción de etapas proceso de confitado de zanahoria
Selección materia prima:
Se seleccionaran las zanahorias que presenten una textura firme, y tamaño
adecuado.
Maceración:
La zanahoria se somete a una solución de salmuera por un tiempo de 2 dos días
(48 horas); con el objetivo de que después esta pueda recibir el con mayor
facilidad el jarabe en el proceso del jarabeo.
Lavado:
Procedimiento utilizado para la eliminación de polvo, suciedad, microorganismos
y/u otras impurezas que pueda contener consigo la materia prima.
Primer jarabeo:
Se prepara un jarabe con una concentración de 25° Brix, seguido por la
incorporación de la zanahoria al jarabe en una proporción de 1:1 peso materia
prima: jarabe, y se dejara reposar por un tiempo de 24 horas.
Segundo jarabeo:
Se prepara un jarabe con una concentración de 35° Brix, agregando la zanahoria y
dejando reposar por 24 horas.
Tercer jarabeo:
Se prepara un jarabe con una concentración de 45° Brix, agregando la zanahoria y
ácido cítrico, bicarbonato de sodio. Dejando reposar por 24 horas.
Cuarto jarabeo:
Planta procesadora de zanahoria
74
Capitulo 4: Descripción del proceso
Se lleva el jarabe hasta los 55º Brix, agregando benzoato de potasio. En este
jarabe se deja la zanahoria, hasta que su contenido de azúcar sea entre 50-55%
de azúcar.
Quinto jarabeo:
Se lleva el jarabe hasta los 65º Brix, agregando benzoato de potasio. En este
jarabe se deja la zanahoria, hasta que su contenido de azúcar sea entre 58-63%
de azúcar.
Sexto jarabeo:
Se lleva el jarabe hasta los 75º Brix, agregando benzoato de potasio. En este
jarabe se deja la zanahoria, hasta que su contenido de azúcar sea entre 70-75%
de azúcar.
Secado:
Las rodajas de zanahorias obtenidas son colocadas en un secador de bandeja, las
rodajas son sometidas a aire caliente hasta obtener una humedad en el producto
de 25-20%.
Envasado: Se realizara utilizando bolsas de polietileno gruesas. El confitado, es depositado
con un peso neto de 190 g. el etiqueta
4.5.2 Diagrama de flujo de confitado de zanahoria
Planta procesadora de zanahoria
75
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 53 diagrama de bloque de confitado de zanahoria
Planta procesadora de zanahoria
76
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 54 Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 1
Planta procesadora de zanahoria 75
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 55 Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 2
Planta procesadora de zanahoria 76
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 56 Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 3
Planta procesadora de zanahoria 77
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 57Diagrama de flujo del proceso de confitado parte 4
Planta procesadora de zanahoria 78
Capitulo 4: Descripción del proceso
4.5.3 Balance de materia y energía del confitado
Cortadora en lámina
Figura 58 Cortadora en lámina C-410
Tabla 3.44 Balance de materia equipo C-410
90 91 92
zanahoria ss 2,31E-03 2,31E-05 2,29E-03
agua 5,79E-04 5,79E-06 5,73E-04
sal 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
componentes 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
total 2,89E-03 2,89E-05 2,86E-03
Cinta transportadora
Figura 59 cinta transportadora J-411
Planta procesadora de zanahoria
79
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.45 Balance materia del equipo J-411
92 93 94
zanahoria ss 2,29E-03 2,29E-04 2,06E-03
agua 5,73E-04 5,73E-05 5,16E-04
sal 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
componentes 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
total 2,86E-03 2,86E-04 2,58E-03
Macerador
Figura 60 macerador C-412
Tabla 3.46 balance de materia del equipo C-412
94 95 96 97
zanahoria ss 2,06E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,92E-03
agua 5,16E-04 2,27E-03 2,30E-03 4,80E-04
sal 0,00E+00 3,09E-04 2,78E-04 3,09E-05
componentes 0,00E+00 0,00E+00 1,44E-04
total 2,58E-03 2,58E-03 2,73E-03 2,43E-03
Planta procesadora de zanahoria
80
Capitulo 4: Descripción del proceso
Cinta transportadora escurridora
Figura 61 escurridor X-413
Tabla 3.47 balance de materia del equipo X-413
97 98 99
zanahoria ss 1,92E-03 1,92E-06 1,92E-03
agua 4,80E-04 4,80E-07 4,79E-04
sal 3,09E-05 3,09E-08 3,09E-05
componentes 0,00E+00 0,00E+00
total 2,43E-03 2,43E-06 2,43E-03
Lavadero
Figura 62 lavadero X-414
Planta procesadora de zanahoria
81
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.48 balance de materia del equipo X-414
99 100 101 102
zanahoria ss 1,92E-03 0,00E+00 9,58E-06 1,91E-03
agua 4,79E-04 2,43E-03 2,40E-03 5,03E-04
sal 3,09E-05 0,00E+00 3,09E-05 0,00E+00
componentes 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
total 2,43E-03 2,43E-03 2,44E-03 2,41E-03
Confitado 25° Brix
Figura 63confitador X-430
Tabla 3.49 balance de materia del equipo X-430
103 104 105
zanahoria
ss0,00E+00 ####### 1,91E-03
agua 4,05E-03 2,43E-04 4,31E-03
azúcar 1,22E-03 7,29E-05 1,14E-03
total 5,27E-03 3,16E-04 7,36E-03
Planta procesadora de zanahoria
82
Capitulo 4: Descripción del proceso
Homogeneizador 25° Brix
Figura 64 homogeneizador M-431
Tabla 3.50 balance de materia del equipo equipo M-431
103 106 107 108
zanahoria ss 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
agua 4,05E-03 7,72E-03 3,81E-03 1,22E-05
azucar 1,22E-03 9,71E-04 1,08E-03 1,09E-05
total 5,27E-03 8,69E-03 4,89E-03 2,31E-05
Escurridor
Figura 65 escurridor E-562
Planta procesadora de zanahoria
83
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.51 balance de materia del equipo E-562
105 107 109 110
zanahoria ss 1,91E-03 0,00E+00 1,83E-03 7,63E-05
agua 4,31E-03 3,81E-03 4,62E-04 4,17E-05
azucar 1,14E-03 1,08E-03 5,71E-05 5,71E-06
total 7,36E-03 4,89E-03 2,35E-03 1,24E-04
Confitado 35° Brix
Figura 66 marmita E-440
Tabla 3.52 balance de materia del equipo E-440
109 112 113 115
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 4,62E-04 0,00E+00 2,43E-04 4,27E-03
azucar 5,71E-05 0,00E+00 1,22E-04 1,96E-03
total 2,35E-03 0,00E+00 3,65E-04 8,06E-03
HomogeneizadorPlanta procesadora de zanahoria
84
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 67 homogenizador X-441
Tabla 3.53 balance de materia del equipo X-441
111 112 114 116
zanahoria ss 7,63E-05 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
agua 4,17E-05 0,00E+00 3,40E-03 3,47E-03
azucar 5,71E-06 0,00E+00 1,70E-03 1,81E-03
total 1,24E-04 0,00E+00 5,10E-03 5,28E-03
Escurridor
Figura 68 escurridor X-442
Planta procesadora de zanahoria
85
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.54 balance de materia del equipo X-442
115 116 117 118
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 4,27E-03 3,47E-03 2,13E-05 7,78E-04
azúcar 1,96E-03 1,81E-03 9,81E-06 1,45E-04
total 8,06E-03 5,28E-03 3,12E-05 2,75E-03
Confitado 45° Brix
Figura 69 confitado E-380
Tabla 3.55 balance de materia del equipo E-380
118 120 122 123
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 7,78E-04 4,05E-03 2,43E-04 4,59E-03
azúcar 1,45E-04 2,43E-03 1,46E-04 2,43E-03
total 2,75E-03 6,48E-03 3,89E-04 8,85E-03
Homogeneizador
Planta procesadora de zanahoria
86
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 70 homogeneizador E-390
Tabla 3.56 balance de materia del equipo E-390
119 120 121 124
zanahoria ss 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
agua 0,00E+00 4,05E-03 0,00E+00 3,58E-03
azucar 0,00E+00 2,43E-03 0,00E+00 2,15E-03
total 0,00E+00 6,48E-03 0,00E+00 5,73E-03
Escurridor
Figura 71 Escurridor E-380
Tabla 3.57 balance de materia del equipo E-380
Planta procesadora de zanahoria
87
Capitulo 4: Descripción del proceso
123 124 125 126
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 4,59E-03 3,58E-03 2,29E-05 9,80E-04
azucar 2,43E-03 2,15E-03 1,21E-05 2,67E-04
total 8,85E-03 5,73E-03 3,51E-05 3,08E-03
Confitado 55° Brix
Figura 72 confitado X-450
Tabla 3.58 balance de materia del equipo X-450
126 127 128 129
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 9,80E-04 4,05E-03 2,43E-04 5,03E-03
azúcar 2,67E-04 2,75E-03 1,65E-04 3,02E-03
benzoato de potasio 0,0000 3,08E-06 1,85E-07 3,08E-03
total 3,08E-03 6,81E-03 4,09E-04 1,30E-02
Homogeneizador
Planta procesadora de zanahoria
88
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 73 homogeneizador E-451
Tabla 3.59balance de materia del equipo M-451
127 130 131 134
zanahoria ss 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
agua 4,05E-03 0,00E+00 0,00E+00 3,78E-03
azucar 2,75E-03 0,00E+00 0,00E+00 2,72E-03
benzoato de potasio 3,08E-06 0,00E+00 0,00E+00 2,90E-03
total 6,81E-03 0,00E+00 0,00E+00 9,40E-03
Escurridor
Figura 74. Escurridor
Tabla 3.60 balance de materia del equipo
Planta procesadora de zanahoria
89
Capitulo 4: Descripción del proceso
129 132 133 134
zanahoria ss 1,83E-03 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00
agua 5,03E-03 1,22E-03 2,52E-05 3,78E-03
azúcar 3,02E-03 2,67E-04 3,02E-05 2,72E-03
benzoato de potasio 3,08E-03 0,00E+00 1,85E-04 2,90E-03
total 1,30E-02 3,32E-03 2,40E-04 9,40E-03
Confitado 65° Brix
Figura 75confitado
Tabla 3.61balance de materia del equipo
132 136 137 138
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 1,22E-03 4,05E-03 3,04E-04 4,97E-03
azucar 2,67E-04 3,48E-03 2,61E-04 3,49E-03
benzoato de potasio 0,00E+00 3,32E-06 2,49E-07 3,07E-06
total 3,32E-03 7,54E-03 5,65E-04 1,03E-02
Homogeneizador
Planta procesadora de zanahoria
90
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 76 homogeneizador M-461
Tabla 3.62 balance de materia del equipo M-461
136 136 139 140
zanahoria ss 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
agua 0,00E+00 4,05E-03 0,00E+00 3,51E-03
azúcar 0,00E+00 3,48E-03 0,00E+00 3,02E-03
benzoato de potasio 0,00E+00 3,32E-06 0,00E+00 2,88E-06
total 0,00E+00 7,54E-03 0,00E+00 6,54E-03
Escurridor
Figura 77 escurridor X-462
Planta procesadora de zanahoria
91
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.63 balance de materia del equipo X-462
138 140 141 142
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 4,97E-03 3,51E-03 3,48E-05 1,43E-03
azúcar 3,49E-03 3,02E-03 2,44E-05 4,41E-04
benzoato de potasio 3,07E-06 2,88E-06 2,15E-08 1,66E-07
total 1,03E-02 6,54E-03 5,92E-05 3,70E-03
Confitado 75°Brix
Figura 78 confitado E-950
142 143 144 145
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 1,83E-03 0,00E+00
agua 1,43E-03 3,04E-04 5,17E-03 4,05E-03
azúcar 4,41E-04 4,01E-04 5,39E-03 5,35E-03
benzoato de potasio 1,66E-07 2,77E-07 3,59E-06 3,70E-06
total 3,70E-03 7,05E-04 1,24E-02 9,40E-03
Homogeneizador
Planta procesadora de zanahoria
92
Capitulo 4: Descripción del proceso
Figura 79 homogeneizador E-940
Tabla 3.64 balance de materia del equipo E-394
145 146 147 148
zanahoria ss 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
agua 4,05E-03 0,00E+00 0,00E+00 3,18E-03
azúcar 5,35E-03 0,00E+00 0,00E+00 4,30E-03
benzoato de potasio 3,70E-06 0,00E+00 0,00E+00 2,98E-06
total 9,40E-03 0,00E+00 0,00E+00 7,49E-03
Escurridor
Figura 80 Escurridor E-93
Tabla 3.65 balance de materia del equipo E-93
Planta procesadora de zanahoria
93
Capitulo 4: Descripción del proceso
144 148 149 150
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 0,00E+00 1,83E-03
agua 5,17E-03 3,18E-03 3,62E-04 1,63E-03
azúcar 5,39E-03 4,30E-03 3,77E-04 7,08E-04
benzoato de potasio 3,59E-06 2,98E-06 2,51E-07 3,51E-07
total 1,24E-02 7,49E-03 7,39E-04 4,17E-03
Secador
Figura 81 secador B-470
Balance de materia:
F151 + F150 = F152 + F153
Donde:
F150= Flujo entrada de materia a secar a 30ºC (90,0% humedad).
F151= Flujo entrada de aire seco a 90ºC (con una humedad de 0,006 kg agua/kg
aire seco)
F152= Flujo salida de aire húmedo a 45ºC.
F153= Flujo salida de materia seca a 75ºC (27% humedad).
Balance de humedad: mt⋅x1+G⋅H2=mt⋅x2+G⋅H1
G= Flujo de aire seco [kg A.S/h]
mt = Cantidad sólido seco [kgSS/h]
H1= Humedad absoluta del aire a la entrada del secador [kg agua/kg A.S]
H2= Humedad absoluta del aire a la salida del secador [kg agua/kg A.S]
Planta procesadora de zanahoria
94
Capitulo 4: Descripción del proceso
x1= Humedad del alimento a la entrada del secador [kg agua/kg S.S]
x2= Humedad del alimento a la salida del secador [kg agua/kg S.S]
x1=90 ,0100−90 ,0
=9,0 [ kgaguakgSS ] x2=25100−25
=0 ,33[ kgaguakgSS ]Reemplazando:
0 ,0260 [kgSS ]⋅9,0[ kgaguakgSS ]+G⋅0 ,006 [ kgaguakgA .S ]=0 ,0260 [kgSS ]⋅0 ,33 [ kgaguakgSS ]+G⋅H 2
G=0 ,2254[ kgaguadia ]
(H 2−0 ,006 )[ kgaguakgairesec o ]
Balance de calor: mt⋅hm
1+G⋅h2=mt⋅hm
2+G⋅h1
G= Flujo de aire seco [kg A.S/h]
mt = Cantidad sólido seco [kgS.S/h]
h1= Entalpía del aire a la salida del secador [kJ/kg A.S]
h2= Entalpía del aire a la entrada del secador [kJ/kg A.S]
hm1= Entalpía del alimento a la entrada del secador [kJ/kg S.S]
hm2= Entalpía del aire a la salida del secador [kJ/kg S.S]
Dada la ecuación para la entalpía del aire:
h=(1 ,005+1 ,88H a )(Tº )+2501 ,4Ha
h1=(1 ,005+1 ,88∗0 ,006)(90−0 )+2501 ,4∗0 ,006=106 ,4736[ KJKgAS ]
h2=(1 ,005+1 ,88∗H2 )(45−0)+2501 ,4∗H2=2586H2+45 ,23
Ecuación para la entalpía del alimento:
Planta procesadora de zanahoria
95
Capitulo 4: Descripción del proceso
hm=C ps(Tº s)+C pa(Tºs ) x
hm1=3,6 [ kJkg ºC ](25 ºC )+4 ,187(25 ºC )9,0[ kgaguakgss ]=1032 ,0 ,75[ kJkgss ]
hm2=3,6 [ kJkg ºC ](70 ºC )+4 ,187(70 ºC )0 ,33 [ kgaguakgss ]=348 ,197[ kJkgss ]
Reemplazando en la ecuación balance de calor:
mt⋅hm1+G⋅h2=mt⋅hm
2+G⋅h1
mt⋅(hm1−hm2)=G⋅(h1−h2)
0 ,0260[ kgSSdia ]⋅(1032,075−348 ,197 )[ kJkgSS ]=
0 ,2254 [ kgaguadia ]H2−0 ,006 [ kgaguakgAS ]
∗(23 ,999+10 ,194−582 ,884H2 )[ kJkgAS ]
H2=0 ,0567[ kgaguakgAS ]Reemplazando, se obtiene el flujo de aire necesario para deshidratar las
zanahorias a un 25% de humedad, que corresponde al flujo F:
G=4 ,4416 [ kgASs ]Cinta vibratoria
Figura 82 cinta vibratoria J-471
Planta procesadora de zanahoria
96
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.66 balance de materia del equipo J-471
153 154 155
zanahoria
ss
0,00E
+00
1,83E-
03
0,00E
+00
agua0,00E
+00
3,26E-
04
0,00E
+00
aire0,00E
+00
0,00E
+00
0,00E
+00
azúcar 2,12E-04 4,46E-04 4,96E-05
benzoato de
sodio1,05E-07 2,21E-07 2,46E-08
envases 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
etiqueta 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
total 2,13E-04 2,60E-03 4,96E-05
Envasadora
Figura 83envasadora X-480
Planta procesadora de zanahoria
97
Capitulo 4: Descripción del proceso
Tabla 3.67 balance de materia del equipo X-480
154 156 157
zanahoria ss 1,83E-03 0,00E+00 1,83E-03
agua 3,26E-04 0,00E+00 3,26E-04
aire 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
azúcar 4,46E-04 0,00E+00 4,46E-04
benzoato de sodio 2,21E-07 0,00E+00 2,21E-07
envases 0,00E+00 1,39E-03 1,39E-03
etiqueta 0,00E+00 5,00E-01 5,00E-01
total 2,60E-03 5,01E-01 5,04E-01
Planta procesadora de zanahoria
98
CAPITULO 5DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
5. SELECCIÓN DE EQUIPOS Y DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
5.1 Diversidad de equipos
Equipos transportadores y elevadores
Los tipos más comunes son:
- Cinta transportadora
- Equipos transportadores de rodillos y los de ruedas
- Cintas transportadoras de cadenas
- Transportadores de tornillo sinfín
- Transportadores neumáticos
- Elevadores magnéticos
- Elevadores de Cangilones (Fellow, 2002)
Lavado
Operación unitaria en la que se elimina al alimento aquella sustancia que lo
contamina, dejado su superficie en condiciones adecuadas para su posterior
elaboración; Existen dos tipos de lavado de alimentos estos son:
a) Lavado húmedo: Entre las instalaciones de lavado húmedo se encuentran:
- Lavado por ducha
- Lavado por cepillo
- Lavado de tambor
- Depósitos por flotación
b) Limpieza en seco: Los principales tipos de instalaciones utilizadas para la
limpieza en seco son:
- Los clasificadores de aire
- Los separadores magnéticos
- Los separadores de criba (Fellow, 2002).
Planta procesadora de zanahoria 98
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Corte
Operación unitaria de reducción de tamaño en la cual el tamaño medio de los
alimentos sólidos es reducido por la aplicación de una fuerza. Existen cuatro tipos
principales de máquinas para la reducción de tamaños que se clasifican en orden
decreciente de acuerdo con el tamaño de las partículas que con ellas se obtienen
son los siguientes:
- Equipos de corte en rodajas y filetes
- Equipos para corte en dados
- Trituradoras
- Equipos para hacer pulpa (Fellow, 2002).
Pelado
Operación unitaria imprescindible en el procesado de muchas frutas y verduras en
el cual mejora el aspecto del producto final; Existen diferentes métodos de pelado,
estos son:
- Pelado al vapor
- Pelado al cuchillo
- Pelado por abrasión
- Pelado Cáustico
- Pelado a la llama (Fellow, 2002)
Mezcladoras
El mezclado es aquella operación unitaria en la que, a partir de uno o más
componentes, dispersando uno en el seno del otro, obteniendo una mezcla
uniforme; La elección del tipo y tamaño más apropiado depende del tipo y cantidad
de producto a mezclar y de la velocidad de agitación necesaria para alcanzar el
grado de mezclado adecuado con el mínimo gasto energético; estas se clasifican
de acuerdo a su característica de funcionamiento tenemos:
- Mezcladoras para productos pulverizados y granulados
Planta procesadora de zanahoria 99
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
- Mezcladoras para líquidos de viscosidad baja o media
- Mezcladoras para líquidos muy viscosos y pastas
- Mezcladoras para la dispersión de productos pulverizados en líquidos
Tabla 3.68 tipos de mezcladora
Tipo de mezcladora Ventajas Limitaciones
Agitadores de palaBarata, buen flujo radial y
rotacional
Escaso flujo
perpendicular;
elevado riesgo de
formación de
torbellino a
velocidades
elevadas
Agitadores de palas
múltiples
Buen flujo en las tres
direcciones
Mas cara; requiere mayor
potencia
Agitadores de héliceBuen flujo en las tres
direcciones
Mas cara que la
mezcladora de paletas
Agitadores de turbina Muy buena mezcladoraCara; cierto riesgo de
atascos
(Fellow, 2002)
Escaldado
Esta tiene una serie de funciones, siendo una de las principales la aplicación antes
del procesado para destruir la actividad enzimática en frutas y verduras. Si bien no
es un método de conservación si es un pre tratamiento; normalmente aplicado en
las manipulaciones de preparación de la materia prima Existen dos tipos de
escaldado de alimentos estos son:
a) Escaldado por vapor: Entre las instalaciones de escaldado por vapor se
encuentran:
- Escaldado convencional
- Escaldado rápido IQB
Planta procesadora de zanahoria 100
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
- Escaldado discontinuo en lecho fluidificado
b) Escaldado por agua caliente: Los principales tipos de instalaciones utilizadas
para escaldado en agua caliente son:
- Escaldado tipo “real”
- Escaldadores de tubos
- Escaldador basándose en el principio IQB
- Escaldador-enfriador (Fellow, 2002)
Enfriado
El tipo de enfriado es primordial en el tema de pérdida de nutrientes y proliferación
de microorganismos, entre los tipos de enfriado se encuentran:
- Enfriado por inmersión de agua
- Enfriado por duchas de agua a bajas temperaturas
- Escaldado por aire frío
Secado
El proceso de secado se puede realizar de las siguientes formas:
a) Secado mediante aire caliente
- Deshidratadores de tolva o arcón
- Deshidratadores de cabina (de bandejas)
- Deshidratadores de túnel
- Deshidratadores de cinta sinfín
- Deshidratadores de lecho fluidizado
- Deshidratadores de horno
b) Secado mediante superficies calientes
- Deshidratadores de tambor (rodillos)
- Deshidratadores a vacío de cinta sinfín y bandejas
Planta procesadora de zanahoria 101
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Marmitas
Existen diversas variedades de marmitas sin embargo estas se clasifican en
función de la presión de vapor utilizada.
- Marmita a vapor sin presión
- Marmita a vapor con presión
- Marmita a vapor sin presión con agitador (Fellow., 2002)
Es un sistema de calentamiento indirecto muy utilizado en la industria alimentaria,
en especial para el procesamiento de frutas y hortalizas. Consiste básicamente en
una cámara de calentamiento conocida como camisa o chaqueta de vapor, que
rodea el recipiente donde se coloca el material que se desea calentar.
El calentamiento de puede realizar de dos formas diferentes, una que consiste en
hacer circular el vapor a cierta presión por la cámara de calefacción, en cuyo caso
el vapor es suministrado por una caldera. Esta es denominada marmita de vapor.
Otra manera es calentar el agua que se encuentra en la cámara de calefacción por
medio de resistencias eléctricas. Esta es la denominada marmita eléctrica (FAO.,
2006)
Autoclaves
Los principales tipos de autoclaves que se utilizan en la fabricación de alimentos
son:
- Autoclaves discontinuos calentados con vapor saturado
- Autoclaves discontinuos con agua a presión
- Autoclaves continuos (con exclusión de los hidrostáticos)
- Autoclaves hidrostáticos (Fellow, 2002)
Planta procesadora de zanahoria 102
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Cámara frigorífica
Las cámaras frigoríficas industriales se adaptan fácilmente a cualquier
necesidad, tamaño y capacidad. Iluminación incorporada con llave tecla de
encendido y apagado de la misma. La unión entre paneles, se protege con un
sellador de composición elástica, especialmente diseñado para lograr un correcto
salto de frío.
Uso de media y baja temperatura, climatizaciones. Aislación térmica poli estireno
expandido, poliuretano inyectado.”Paneles tipo industrial, rápido montaje
y sencillas de ampliar.
Dosificadora
El llenado exacto de los envases es importante para asegurar que se cumpla la
legislación y para evitar pérdidas económicas por un llenado excesivo; Existen tres
tipos de máquinas llenadoras de frascos apropiadas dependiendo de la naturaleza
del producto y la velocidad de producción, entre estos se encuentran:
- Llenado por gravedad
- Llenado por presión
- Llenado al vacío (Fellow, 2002)
Etiquetado
- Manual
- Automático
Planta procesadora de zanahoria 103
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Selección de equipos
Conocido los equipos que existen para ser utilizada en la industria de alimentos se
seleccionar en la Tabla XXX que se muestra a continuación aquellos equipos que
mejor se ajustan a los requerimientos de nuestros procesos de producción:
Tabla 3.67 Dimensiones de cintas
Equipo Dimensiones
Cintas transportadora
Cinta de inspección
Largo: 3,00 m
Ancho:1,50 m
Altura: 1,40 m
longitud 3,00 m
Transmisión mediante un motor
Acero inoxidable.
Capacidad:1000 kg/h
Para el transporte de todos los productos procesados, y desechos de pelado, en
función de las especificaciones requeridas en fábrica. La cinta se puede ajustar
(encarrilar) fácilmente en ambos lados del bastidor. Incluye sistema de liberación
rápida para limpieza.
Una mesa transportadora que hace girar el producto. Incluye rampas para desecho
y devolución.
Figura 84. Cintas
Planta procesadora de zanahoria 104
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Tabla 3.68 Tambor rotatoriio
Equipo Dimensiones
Tambor rotatorio (lavado) Largo:3,50 m
Ancho:1,60m
Capacidad: 1500kg/h
Las zanahorias se introducen en el tambor, mientras cae el agua sobre ellas, el
tambor gira en 360º para permitir el contacto directo con el agua que cae de
arriba (Fellow, 2002).
El tambor de la lavadora tiene una acción giratoria que consigue una limpieza
muy exhaustiva.
Figura 85 Tambor rotatorio
Tabla 3.69 Dimensionescortadora y descabezadora
Equipo Dimensiones
Cortadora (laminador)
Descabezadora
Largo:0,90 m
Ancho: 0,70 m
Largo:0,90 m
Ancho: 0,70 m
Capacidad: 1500 kg/h
El corte se realiza automáticamente con una cuchilla en forma de guillotina.
Debe tener un sistema de regulación de tamaños de corte para la zanahoria y un
panel de control de velocidad.
Planta procesadora de zanahoria 105
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Figura 86 Cortadora
Capacidad: 1800 kg/h
Una máquina básica, con alimentación y posicionamiento manual de las
zanahorias. Corta las cabezas de las zanahorias con una capacidad de 60
zanahorias por minuto.
Figura 87 Descabezadora
Planta procesadora de zanahoria 106
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Tabla 3.69 Dimensiones de Calibrador
Equipo Dimensiones
Calibrador Largo: 1,50 m
Ancho: 0,80 m
Capacidad: 2 ton/h
Esta calibra en función de su longitud productos de forma alargada El producto
que se coloca en la placa de alimentación se reparte a todo lo ancho en una serie
de canales en V.
Figura 88 Calibrador
Tabla 3.70 Dimensiones Pelador
Equipo Dimensiones
Pelador Largo: 2,120 m
Ancho: 0,840 m
Capacidad: 250 kg/h
Peladora de cuchillas KP-20
Peladora productos de forma alargada como las zanahorias. El producto se
introduce de forma manual. Se puede hacer un ajuste continuo de la velocidad de
entrada del producto y la presión de las cuchillas. La capacidad de esta máquina
es de entre 4000 y 4500 unidades por hora.
Planta procesadora de zanahoria 107
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Figura 89 Pelador
Tabla 3.71 Tamiz
Equipo Dimensiones
Tamiz Largo: 0,80 m
ancho: 0,80 m
Capacidad de 100 Kg/h
Proceso de separación de partículas cortadas muy pequeñas; provocando la
eliminación de estas.
Figura 90 Tamiz
Planta procesadora de zanahoria 108
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Tabla 3.72 Dimensiones de Tina de Jarabeo
Equipo Dimensiones
Tinas de jarabeo Alto: 1,850 m
Diámetro: 1,00 m
Recipiente usado para el reposo de las zanahoria laminadas con el jarabe para el
proceso de confitado, en donde se deja reposar para la impregnación del azúcar
en la zanahoria por un tiempo de 24 a 32 horas por cada una de las tinas.
Figura 91 Tina de jarabeo
Tabla 3.73 Pulpeadora
Equipo Dimensiones
Pulpeadora Largo: 0,90 m
Ancho: 0,90 m
Capacidad: 200 kg/h
Proceso de reducción de tamaño en el cual se requiere una homogenización del
producto; para una mayor liberación de componentes que ayudan a la formación
del producto a procesar y una menor resistencia a la transferencia de calor
ayudando a la eficiencia térmica.
Planta procesadora de zanahoria 109
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Figura 92 Pulpeadora
Tabla 3.74 Escaldador
Equipo Dimensiones
Escaldador Largo: 1,00 m
Altura: 0,80 m
Capacidad mayor a 500 kg/h.
Escaldador con dos sistemas de enfriado, por duchas de agua o por aire.
Desarrollado para cuidar el producto y optimizar el consumo de agua y vapor
Debe ser equitativa la entrega de calor hacia el producto para evitar las pérdidas
de peso.
Figura 93 Escaldador
Planta procesadora de zanahoria 110
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Tabla 3.75 Enfriador
Equipo Dimensiones
Enfriador Largo: 1,00 m
Ancho: 0,80 m
Capacidad mayor a 400 kg/h
La operación de este equipo debe ser la más rápida posible para evitar una
elevada pérdida de nutrientes hidrosolubles.
Tabla 3.75 Secador
Equipo Dimensiones
Secador Largo: 2,30 m
Ancho: 2,20 m
Alto 2,00 m
El secador de bandejas tipo continuo, utilizando aire con una temperatura cercana
a los 100ºC.
Debe proporcionar un flujo de aire caliente en forma homogénea.
Figura 94 Secador
Tabla 3.76 Marmita
Equipo Dimensiones
Marmita con vapor sin
presión 200 kg.
500 kg
Largo: 1,15 m
Ancho 1,00
Largo: 1,755 m
Ancho: 1,590 m
Recipiente cilíndrico el cual vine provisto con un eje vertical (agitador).
Planta procesadora de zanahoria 111
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Un agitador va instalado sobre un eje suspendido, éste provoca que el líquido
circule a través del tanque y eventualmente regrese a el mismo (McCabe, 2003).
Figura 95 Marmita
Tabla 3.77 Autoclave
Equipo Dimensiones
Autoclave discontinuos
calentados con vapor saturado
Largo: 2,00m
Ancho: 2,00m
Altura: 1,40 m
Capacidad: 1000 kg/h
Consiste en calentar a los productos a temperatura de ebullición del agua y
Funcionamiento con presión atmosférica durante un tiempo determinado. Sin
embargo, este método es aplicable solamente para las conservas de los productos
clasificados como ácido (INTI., 2006).
Para mermeladas, una vez cargado el alimento se cierra la puerta y se abre la
llave de paso del vapor hasta el término del ciclo de cocción del producto (Montes
et.al, 2005).
Planta procesadora de zanahoria 112
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Figura 96 Autoclave
Tabla 3.78 Dosificador
Equipo Dimensiones
Dosificador (llenado al
vacio)
Largo: 2.15 m
ancho: 1.35 m
alto: 1.2 m
El producto se llena con el producto y luego con una bomba de vacío se le extrae
el aire a los frascos que se encuentran con el producto.
Figura 97
Planta procesadora de zanahoria 113
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Envasadora
Capacidad: 200 bolsas (100) g/h
Envasadora para bolsas y otros productos granulados, posee un calibrador
integrado para llenar con igualdad de peso, y sella.
Figura 98 Envasador
Tabla 3.80 Cámara de frío
Equipo Dimensiones
Cámara de frio Largo: 4,00 m
Alto:2,30 m
Ancho:2,5 m
Las zanahorias una vez lavadas serán almacenadas en esta cara de frio, la cual
constara en su interior con separaciones de estas según su posterior procesado.
Figura 99 Cámara de frío
Planta procesadora de zanahoria 114
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
CAPITULO 6LOCALIZACION Y LAYOUT DE PLANTA
Planta procesadora de zanahoria 112
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
6. Localización y layout de la planta
6.1 Localización
Nuestra planta de procesadora de zanahoria se encontrara en los ángeles,
específicamente en avenida de las industria a 8 km de la ruta 5 sur, los costos
que tiene el terreno es de 45 millones aproximadamente, la planta ocupara
media hectárea aproximadamente.
La ciudad de los Ángeles está ubicada aproximadamente a 510 km al sur de
Santiago, la ciudad está compuesta según el censo del año alrededor de posee
una población cercana 127577 habitantes, el cual según los registro de desempleo
del mes de enero posee un desempleo de un 6.4 %, esto quiere decir que esta
ciudad posee una gran masa de fuerza laboral que se puede ocupar.
Un factor determinante es la alta disponibilidad de materias primas que tiene la
región, con mayor disponibilidad de zanahoria en el país, por ende un factor
importante el cual se considera el la cercanía que se tiene con los proveedores
de estas, esto conlleva en ahorro en gastos de transporte, tiempo y el precio el
cual se tiene en el mercado.
Otro factor determinante fue las condiciones del terreno, esta se
encontrara en la avenida las industrias como habíamos mencionado
anteriormente, en esta localización se dan las condiciones para que se instalen
fábricas, ya sea con el emparejamiento del terreno, luz, alcantarillado, etc. Esto
genera ahorros significativos en los costos de construcción.
Por último está en las cercanías de la ciudad, evitando grandes costos de
transporte y tiempo en el traslado de los trabajadores, haciendo la vida más fácil
para ellos
Planta procesadora de zanahoria 113
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
6.2 Layout de la planta
Figura 10084 Planta completa
Planta procesadora de zanahoria 114
Capitulo 5: Dimensionamiento de equipos
Figura 101 Loyaut de planta
Planta procesadora de zanahoria 115
CAPITULO 7ESTRUCTURA DE COSTOS
Capitulo 7:Estructura de costos
7. Costos de creacion de la planta
Un estudio muy importante para la cracion de la planta es el estudio de costos,
para ello se estimara con el metodo lang chilton como se muestra en la tabla.
Prima se comienza estimando los costos obtencion de las maquinarias que
participaran en el proceso, el cual se llego aproximadamente a $ 71.817.000 de
pesos, con este valor se aplica los valores que infiren en gastos a la utilizacion de
los equipos, como costos de instalacion, cañerias que se ocuparan, etc
Otro factor importante es la instalacion de agua en la empresa, el cual cotizando
en empresas contrucctoras estiman que en promedio se los costos hacienden en
1752000 aproximadamente, esto inclue la intalacion de tuberias de desahue,
instalacion de los baños, etc.
Otro costos es de intalacion de vapor , donde mensualmente se obtiene
aproximadamente 15400 kg, donde se alimentara la caldera con pellet, con un
costo de $12,19 por cada kilogramo de vapor, como se puede ver en el anexo,
obteniendo un costo de $ 187.726.
Los costos de construcción se desglosan en las diferentes instalaciones que tiene
la fábrica, una de ellas es la sala de procesos, esta cuenta aproximadamente
con 677,2 m2, con estructura de acero y revestida de hormigón cuesta en
promedio 5 UF por m2. El casino y oficina tendrán un costo de $60000 el m2
(minvu, 2007), el material de construcción será básicamente madera, esto tendrá
bajo costo por la zona en que se encuentra. Por último el galpón contendrá los
mismos materiales que la zona de procesos.
Un costo no despreciable es el costo del terreno, el cual se encontrara como se
había mencionado en la avenida las industrias, contendrá un tamaño de media
hectárea, con un costo de $22.500.00. El terreno está situado en un lote
industrial, el cual contiene las condiciones actas para la instalación de la planta
evitando costos de preparación del terreno.
Planta procesadora de zanahoria 114
Capitulo 7:Estructura de costos
Cotizacion de maqunarias
Tabla 82 Cotización de equipos
objetoprecio unitario
cantidad costo total
cinta transportadora 4 X1 m $ 600.000 4$
2.400.000
envasadora polietileno bolsa $ 2.500.000 1$
2.500.000cortador ( para la parte de la corona) $ 1.750.000 1
$ 1.750.000
escurridor $ 600.000 1 $ 600.000
peladora (200 kg/hr) $ 1.500.000 1$
1.500.000
laminadora ( 200kg hr) $ 1.500.000 1$
1.500.000
cortadora (200 kg hora ) $ 1.004.000 1$
1.004.000
pulpeadora ( 100 kg/ hr) $ 1.255.000 1$
1.255.000
marmita ( 300 kg) $ 2.600.000 2$
5.200.000
marmita ( 100 kg) $ 2.150.000 6
$ 12.900.00
0
secador $ 5.000.000 1$
5.000.000
cinta vibratoria 2, 5x1 m $ 1.506.000 1$
1.506.000
envasadora frascos $ 1.750.000 1$
1.750.000
lavadoras $ 2.500.000 1$
2.500.000tamiz $ 500.000 1 $ 500.000
camaras de frio $ 5.500.000 1$
5.500.000
camara de congelado $ 5.500.000 1$
5.500.000
caldera$
15.000.000 1
$ 15.000.00
0estanque de almacenamiento (200 kg) $ 188.000 4 $ 752.000
tornillo sin fin (4 metros) $ 1.200.000 1$
1.200.000
Planta procesadora de zanahoria 115
Capitulo 7:Estructura de costos
selladora de frascos$
15.000.000 1$
1.500.000Etiquetadora automatica $ 800.000 1 $ 800.000
total$
52.903.000
$ 72.117.00
0
Metodo Lang y Chilton.
Tabla 83 Metodo lang y Chilton
empresa tipo 2 ( solido- liquido)
Costos directos o depreciable
% aplicable valor
1Listado de los equipos principales con sus costos reactualizados (Nota 1)
$ 72.117.000
2 costo de equipos instalados30%
$ 93.752.100
3 cañería de procesos solido-fluido25%
$ 23.438.025
4 instrumentación ( regular) 10% 10% $ 9.375.2105 Aislación regular (10-15%) 15% $ 3.515.7046 pintura y terminaciones 2% $ 1.875.0427 instalaciones eléctricas 2% $ 1.875.0428 costo de instalación de vapor $ 187.7269 costo de instalación de agua $ 1.752.947
10 edificios$ 84.512.000
edificio de proceso (660,7)$ 74.492.000
oficina 52 metros cuadrados $ 3.120.000bodega 36 mts $ 3.960.000casino 49 metros cuadrados $ 2.940.000
11 Total
$ 304.795.795
COSTOS NO DEPRECIABLES
12valor del terreno (5000 Metros cuadrado) 4500 pesos el metro cuadrado
$ 22.500.000
13 preparación y urbanización del terreno $ 014 ingeniería15 ingeniería Plantas de US$ 100.000 a US$ 19% $
Planta procesadora de zanahoria 116
Capitulo 7:Estructura de costos
1.000.000, 17 a 22 % costo total de la planta 57.911.201
16Construcción (Honorarios contratista)Generalmente 10 % del valor de la obra.
10% $ 30.479.580
17 Costo indirecto o no depreciable:
$ 110.890.781
18 Costo total de la planta
$ 415.686.576
Planta procesadora de zanahoria 117
CAPITULO 8CONCLUSIONES
Capitulo 8 Conclusiones
8. CONCLUSIONES
La zanahoria aporta al organismo sustancias nutritivas, no contienen
grasas, favorecen la digestión y además, es una buena fuente de vitaminas
que contribuye a prevenir las enfermedades de la vista y problemas a la
piel.
La elaboración de diagramas de flujos ayudó a la determinación adecuada
de los equipos para la elaboración de los productos y distribución de estos
al interior de la planta de proceso.
La elaboración de lo balances de materia y energía para cada uno de los
procesos definieron el requerimiento mínimo de vapor para la producción de
los productos, y asi realizar la elección de la caldera a requerir.
El estudio de mercado se realizo para cada uno de los productos a elaborar
basándose en estudios previos indicando que la producción mensual será
de 13.8, 4.4, 15.0 y 5,5 toneladas para las conservas, té, mermelada y
confitado de zanahoria respectivamente.
La selección de los equipos se realizo de manera que se adaptaran de la
mejor forma para cada uno de los procesos; ya que, existen equipos de uso
común como lo son las marmitas, laminadora, secador y el flujo común que
tienen cada uno de estos productos (recepción y preparación de materia
prima).
El terreno elegido para la localización de la planta procesadora de
zanahoria corresponde a un terreno de 5000 [m2] con 750 m2 de
construcción, ubicado en la Región del Bio Bio, específicamente en la
ciudad de Los Ángeles.
La estimación de costos para la implementación de la planta se realizó
mediante el método de Lang y Chilton el cual nos permitió con tan solo los
precios de los equipos principales construir una buena referencia de
información.
Planta procesadora de zanahoria 117
Capitulo 8 Conclusiones
Los costos asociados a la caldera dependen directamente de la producción
de vapor y el Poder Calorífico Inferior del combustible a utilizar.
Planta procesadora de zanahoria 118
CAPITULO 9BIBLIOGRAFÍA
Capítulo 9. Bibliografía
Bibliografia
Anónimo 1. “Elaboración de fruta confitada” obtenida de pagina web:
www.solucionespracticas.org.pe visitada el 15 de abril 2012.
Anónimo 4., (2012) “Costo de Generación de Vapor” articulo técnico. Disponible
en página web:
http://www.thermal.cl/prontus_thermal/site/artic/20110602/asocfile/
20110602102250/arti__culo___precio_generacio__n_vapor.pdf visitado el 01de
junio 2012.
Anónimo 5., (2012), Calderas Industriales Ltda. Disponible en página web:
http://www.servimet.cl/index.html, visitada el 28 de jun
FAO, 2006 “Desarrollo de alimentos de humedad intermedia importantes para
Iberoamérica”. Subproyecto frutas y hortalizas. Programa de Ciencia y Tecnología para el
Desarrollo CYTED-D. México. 1991.
Fellows, P. (2000) “Tecnología del procesado de los alimentos: Principios y
práctica” Segunda edición, Editorial Acribia, S.A. Zaragoza, España.
Himmelblau, D. (2002). “Principios básicos y calculo en ingeniería química”.6ta
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Instituto Nacional de Tecnologia Industrial (2006). “Autoclaves de pequeña
escala para alimentos disponible en pagina web:
http://www.inti.gob.ar/sabercomo/sc36/inti5.php”
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Ministerio de Salud (2003). “Reglamento Sanitario de los Alimentos”. Decreto
Supremo Nº 977/96. Santiago, Chile.
Montes, M., Lloret, I., López.M.A. (2005). “Diseño y gestión de cocinas”. Segunda
edición. Ed. Díaz de Santos. España.
Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (2006)
“Fichas técnicas productos frescos y procesados”. Disponible en pagina web:
http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/AE620s/Equipos/
EQP15.htm
Planta procesadora de zanahoria 119
Ulrich, G. (1993) “Diseño y Economía de los Procesos de Ingeniería Química”,
Nva. Ed. Interamericana S.A., México.
CAPITULO 10ANEXOS
Planta procesadora de zanahoria 120
Calculo de requerimiento de vapor para precalentador
Donde:
A: Masa aire seco KgASs
hAE: Entalpia del aire soco entrada KJKg
V : Masa vapor requerida Kgs
HVS: Entalpia vapor salida KJKg
HVE: Entalpia vapor entrada KJKg
hAS: Entalpia aire seco salida KJKg
A∗hAE+V∗HVS=A∗hAS+V∗HVE
4,4416KgASs
∗4,019 KJKg
+V∗405,2 KJKg
=4,4416 KgASs
∗120,56 KJKg
+V∗2683,4 KJKg
V=4,4416
KgASs
∗120,56 KJKg
−4,4416 KgASs
∗4,019 KJKg
2683,4KJKg
−405,2KJKg
Planta procesadora de zanahoria 121
Intercambiador de calor
A= 4,4416 Kg A.S. /sT°= 4°ChAE= 4,019 KJ/Kg
V= xT°=90°CHVS= 405,2 KJ/Kg
A= 4,4416 Kg A.S. /sT°= 90°ChAS= 120,56 KJ/Kg
V= xT°=120°CHVE=2683,4 KJ/kg
V=0,2272 Kgs
Caldera
La alimentación, la salud y la generación de potencia han sido problemas de
preocupación vital para la humanidad a lo largo de toda su historia.
En el campo de utilización de combustibles fósiles se requiere un análisis de
transferencia de calor en presencia de reacción química.
La gran mayoría de los alimentos para su preservación y elaboración de estos
requieren de tratamientos térmicos.
Posiblemente una de las aplicaciones mas comunes son la transferencia de calor
se encuentra en el diseño y selección de los intercambiadores de calor. Dentro
de los múltiples aspectos que se deben considerar en el diseño de un
intercambiador de calor son: problemas de corrosión, deposito de solidos en líneas
de flujo, caídas de presión, tamaño del intercambiador y el costo de este
(Manrique., 1981)
El costo del combustible tiene un alto impacto en el costo del vapor y, por lo tanto,
resulta muy relevante al momento de evaluar las distintas alternativas de
combustibles para una caldera.
La producción de vapor de una caldera es la cantidad de vapor generado por
unidad de tiempo, comúnmente este valor viene es informado en toneladas por
hora (Anónimo 4., 20012).
Existen diversos tipos de caldera según su alimentación como combustible:
Biomasa
Petróleo- gas
Fluido térmico
SUPERECONOMIC-V (Petróleo- gas)
La SUPERECONOMIC-V es una caldera de alta eficiencia para la generación de
vapor utilizando como combustible petróleo diesel (N°5 y N°6), gas natural o gas
licuado.
Planta procesadora de zanahoria 122
Es del tipo marina escocesa de tres pasos de gases con cámara de humos
refrigerada por agua ígneo tubular. Posee una cámara de combustión de baja
carga térmica para un nivel bajo de emisiones de óxido de nitrógeno.
La caldera SUPERECONOMIC-V se fabrica para generar desde 800 hasta 20.000
kg de vapor por hora y para presiones de trabajo de 8, 10, 12 y 14 bar. Alcanza
eficiencias de combustión de hasta un 91%, según la presión de trabajo.
El gran contenido de agua de la caldera SUPERECONOMIC-V le permite soportar
grandes picos de consumo sin caídas de presión, típicos del inicio de procesos. Al
mismo tiempo, su baja velocidad de desprendimiento y el separador de gotas
aseguran la sequedad y calidad del vapor.
La caldera SUPERECONOMIC-V es una unidad de alta eficiencia ideal para
procesos continuos (Anónimo 5., 2012).
CALDERA SV-VL (Biomasa)
La caldera SV-VL es una unidad del tipo marina escocesa de dos pasos de gases
del tipo ígneo tubular, para quemar leña en su fogón con el quemador SV y carga
manual.
Se fabrica para producir desde 800 hasta 4.000 kg de vapor por hora y para
presiones de trabajo de 8, 10, 12 y 14 bar. Posee una eficiencia de combustión de
un 80%.
La caldera SV-VL puede trabajar con leña de hasta un 50% de humedad, sin
humos visibles en escape en todo el rango de operación.
Tiene un bajo costo de explotación y requiere sólo de un operador (Anónimo 5.,
2012).
CALDERA FLUÍDO TÉRMICO MIX-FT (Fluido térmico)
La caldera MIX-FT es una unidad de tres pasos de gases de alta eficiencia y bajo
contenido de fluido térmico para sistemas de calefacción. Está diseñada para la
generación de fluido térmico de calefacción de hasta 300 °C utilizando como
combustible petróleo diesel, gas natural o gas licuado.
Planta procesadora de zanahoria 123
La caldera MIX-FT se fabrica a pedido y para presiones de 6 bar. Su eficiencia de
combustión depende de la temperatura deseada en el fluido térmico.
La caldera MIX-FT es una unidad de reducidas dimensiones permitiendo su paso
por puertas o accesos angostos.
Tiene una amplia cámara de combustión de baja carga térmica, para un nivel bajo
de emisiones de óxido de nitrógeno (Anónimo 5., 2012).
Para la selección de una de estas se considero el tipo y costo del combustible para
esta, eficiencia y costo de producción de vapor que va de la mano con el tipo de
combustible a utilizar; asi como también tenemos algunas variables de las cuales
dependen estos costos de generación de vapor:
Consumo y costo de combustible.
Consumo y costo de productos químicos.
Consumo y costo del agua de reposición.
Consumo y costo de energía eléctrica.
Costos asociados a operación y mantención.
Producción de vapor y consumo de combustible
mcombustible=mvapor∗(hv−h AA )∗1000
PC I∗n
Donde:
mcombustible: Consumo de combustible [Kg/h]
mvapor: Producción de vapor [ton/h]
hv: Entalpia vapor saturado a la presión de trabajo de la caldera [KJ/Kg]
hAA: Entalpia de la alimentación
PCS: Poder calorífico superior del combustible [KJ/Kg]
n: Eficiencia de la caldera respecto al PCS
Por lo que tenemos para el petróleo 6 y, 5 que :
mcombustible=1,53∗(2769−105 )∗1000
43124 [KJKg
]∗83
mcombustible=1,14 [Kgh
]
Planta procesadora de zanahoria 124
Mientras que para biomasa (pellets) tenemos que:
mcombustible=1,53∗(2769−105 )∗1000
18003[KJKg
]∗85
mcombustible=2,66 [Kgh
]
Si bien tenemos para generar 1,53 [ton/h] de vapor necesitamos de una masa de
combustible de 1,14 para el petróleo n° 6 y 5 mientras que para pellets requerimos
de una masa mucho mayor (el doble) no podemos tomar una decisión aun con
relación a que tipo de combustible utilizar y por ende la elección de l caldera ya
que necesitamos saber los costo de generación de vapor requerido para cada uno
de estos combustible.
PV=¿¿
Donde:
PV : Costo de vapor ($/Kg vapor)
PC: Precio de combustible
Para el petróleo n°6 y 5 respectivamente como combustible tenemos los
siguientes precios para la generación de vapor por kilogramo ($Kg
).
Petróleo n°6
PV=(2769−105)43125∗83
∗220
PV=16,37 [ $Kg ] Petróleo n°5
PV=(2769−105)43125∗83
∗225
PV=16,75 [ $Kg
]
Pellets
PV=(2769−105)18003∗85
∗70
Planta procesadora de zanahoria 125
PV=12,19 [ $Kg
]
Si bien para la generación de vapor primeramente obteníamos que utilizáramos
una menor masa de combustible con la utilización de petróleo n° 6 y 5, ahora
sabemos que para una mayor masa de pellets son mas conveniente
económicamente ya que su costo para la generación del vapor requerido por las
línea de producción es de $ 12,19 por Kg.
Finalmente si existe otro combustible que es económicamente mas conveniente
(chips 11,16$Kg
) es mucho mayor la cantidad de masa de este que hay que
almacenar llegando al doble que la masa de los pellets, mientras que este ultimo
solo sobrepasa al petróleo en cuanto masa en ¾ no alcanzo la unidad y 4 $ mas
económico por lo que se decide trabajar con este tipo de combustible y así
seleccionando la caldera modelo SV-VL.
Dimensiones
Ancho total (mm) 2250
Altura total(mm) 2250
Largo total (mm) 5600
Planta procesadora de zanahoria 126