UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA
BALANCE DE MATERIA MATERIA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN ELABORACIÓN DE LA HARINA DE PESCADO PRESENTADO AL: Dr. WILDER EFRAÍN EUFRACIO ARIAS
REALIZADO POR: DAMIAN VERASTEGUI, Mirella NUÑEZ VELASQUES, Esneiberth ROMERO QUISPE, Steicy TUMIALAN HUAROC, Rody VERA VIDAL ,Kely Alumnos del V Ciclo de Ingeniería Química. Huancayo, 20 de enero del 2017
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DEDICATORIA
Dedico esta proyecto principalmente a Dios, por iluminarnos y estar a nuestro lado en todo momento.
A nuestros padres, amigos incondicionales incondicionales por la ayuda desinteresada desinteresada brindada en cada obstáculo.
A nuestros hermanos, hermanos, que con sus consejos consejos nos han sabido sabido orientar orientar por el sendero sendero de la superación.
Y a todas las personas que de una u otra manera siempre me han apoyado.
Mil Gracias…
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AGRADECIMIENTO
A nuestros padres quienes a lo largo de toda nuestras vidas nos han apoyado y motivado en nuestra formación académica, quienes creen en nosotros en todo momento y no dudaron de nuestras habilidades.
A nuestros profesores a quienes les debemos gran parte de nuestros conocimientos, conocimientos, gracias a su paciencia y enseñanza, finalmente un eterno agradecimiento. agradecimiento.
A esta prestigiosa universidad universidad la cual abre sus puertas a jóvenes como nosotros, preparándonos para un futuro competitivo y formándonos como profesionales con sentido de seriedad, responsabilidad y rigor académico.
¡Gracias Dios… Gracias compañeros!
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CONTENIDO DEDICATORIA ................................................................................................................................ 2 AGRADECIMIENTO ........................................................................................................................ 3 I.INTRODUCCION ........................................................................................................................... 4 RESUMEN ...................................................................................................................................... 6 II.OBJETIVOS .................................................................................................................................. 7 III.MARCO TEORICO....................................................................................................................... 8 3.1. DEFINICIÓN......................................................................................................................... 8 3.2. CLASIFICACIÓN ................................................................................................................... 8 3.3. VALOR NUTRITIVO............................................................................................................ 10 3.4.LA PRODUCCION DE LA HARINA DE PESCADO EN EL PERU .............................................. 11 3.5. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO............................................................................................. 12 3.6. OPERACIONES UNITARIAS ................................................................................................ 13 IV.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL........................................................................................... 17 V.CALCULOS ................................................................................................................................ 21 VI.CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 29 VII .BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 30 VIII.ANEXOS ................................................................................................................................. 31
I.INTRODUCCION 4
La industria pesquera en Perú ha ido creciendo a media del paso de los años, el 90% de la flota pesquera peruana (16.405 embarcaciones de un total de 18.211) es artesanal y de menor escala. Es también la que más ha crecido en los últimos 20 años, al pasar de 6.268 embarcaciones artesanales y de menor escala en 1995 a 16.405 en el 2012, es decir, 63%. Por tanto ha ido aumentado las empresas pesqueras de harina de pescado, siendo Perú el principal productor con el 30% del total, seguido de Chile (15%), China, Tailandia, Estados Unidos, Japón y Dinamarca, a nivel mundial. Así mismo aumentando la capacidad del procesamiento en las plantas de harina de pescado. El presente trabajo se basa en la descripción del Pro ceso de Elaborac ión de Harina de Pescado donde se observara el balance y el balance de energía. Que nos permitirá conocer, el proceso de producción así como en el balance de materia y energía en cada proceso. Las cuáles son: Cocinado, Presado, Separado, Centrifuga, Evaporador, y Secado, en los cuales se tomaran mayor énfasis. Del mismo modo también se dará a conocer las bases teóricas. Finalmente utilizando los datos adecuados se obtiene los cálculos en cada proceso, hallando así el balance de materia y el balance de energía en cada proceso de producción de elaboración de harina de pescado.
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RESUMEN En el presente trabajo tenemos como objetivo principal del informe es obtener el balance de materia y el balance de energía en cada proceso de elaboración de harina de pescado, con los análisis fisicoquímicos de humedad, grasa y sólidos, también se conocerá las bases teóricas del proceso de producción de harina de pescado. La elaboración de harina de pescado se llevará a cabo dentro de una línea de producción, en donde la materia prima que ingresa con una humedad inicial de 77% es sometida a cocción de vapor, trituración y compresión, separándose en esta fase unos fluidos que después de la extracción del aceite, da lugar al efluente residual. La materia prima se traslada hasta la planta, donde ingresa a las pozas de almacenamiento. Desde estas pozas se dosifica al cocinador o "cooker" a través de transportadores. Esta operación genera un RIL conocido como "agua de sangre", el cual es recuperado e ingresa a los cocedores. La cocción coagula las proteínas, separa agua y aceite de los sólidos que son calentados por la acción del vapor que circula por una camisa y por el tornillo. Después de la cocción, el pescado se somete a un pre-estruje en donde los líquidos son eliminados por drenaje. La fase sólida pasa a la prensa, consiguiéndose la separación de las fases sólida y líquida (torta y licor de prensa, respectivamente). La humedad de la torta fluctúa en el 87%. Para facilitar el secado, la torta proveniente de la prensa se disgrega finamente mediante la acción de molinos húmedos. Luego pasa a secado, con la finalidad de reducir la humedad hasta aproximadamente un 8%. Los secadores indirectos (sistema de transferencia indirecta a vapor), en los cuales el vapor entra al interior de los discos del secador a temperaturas y producen una transferencia indirecta de calor, generando emisiones gaseosas.
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II.OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Realizar el balance de Materia y Energía en el Proceso de Elaboración de la Harina de Pescado
OBJETIVOS ESPECÍFICO
Caracterizar los procesos para la Elaboración de la harina de Pescado
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III.MARCO TEORICO HARINA DE PESCADO 3.1. DEFINICIÓN La harina de pescado es un producto industrial que se obtiene mediante la reducción de humedad y grasa del pescado entero, sin agregar sustancias extrañas salvo aquellas que tiendan a mantener la calidad original del producto. Se puede denominar con el nombre de una especie, siempre que contenga un mínimo del 90% de pescado de dicha especie. La industria de la harina de pescado en el Perú, comenzó en 1946 y desde entonces se ha incrementado constantemente. En 1964, el Perú se convirtió en el primer país productor de harina de pescado en el mundo, posición que mantiene hasta la actualidad. Debido a los resultados satisfactorios obtenidos en la alimentación animal, en la década de los sesenta muchas instituciones reconocidas en el campo de la alimentación humana propusieron su uso directo; esto produjo una mejora en los procesos de elaboración lo cual se vio reflejado en una harina de pescado de mejor calidad.
3.2. CLASIFICACIÓN Existen diversas clasificaciones de la harina de pescado, las cuales varían de acuerdo a la materia prima empleada, tiempo de cocción y tipo de solventes empleados (en el caso de las harinas de pescado para consumo humano), sin embargo destacan comercialmente:
Harina F.A.Q. (Fair Average Quality o Harina de Pescado de Calidad Promedio).- Se obtiene principalmente de la anchoveta, la cual es sometida a procesos industriales con todos sus órganos, incluyendo sus vísceras y, contenido intestinal. Esta harina preparada con pescado graso, incluye a todos sus componentes solubles.
Harina de Pescado Especial o Tipo “Prime”. - No existiendo aún una definición
común para las harinas especiales, se puede afirmar que son aquellas elaboradas a partir de una materia prima muy fresca y procesada en plantas a bajas temperaturas (menores de 90 °C en todas las etapas), con corto tiempo de permanencia en cada operación unitaria, control de la producción por un sistema de calidad superior y permanente hasta su despacho al consumidor. Tampoco 8
se puede hablar de una sola harina especial, hay varias harinas especiales cuyas características dependen del acuerdo entre el productor y el consumidor; por ello se encuentran nombres como harinas “prime”, “super prime”, super especiales, “especiales”, “aqua prime”.
Una harina de pescado especial es aquella que se produce de una forma especial para una especie particular de animal, para la cual tendrá beneficios especiales. El primer requisito, y quizás el más importante de una harina de pescado especial, es la uniformidad física y nutritiva.
Harina de Pescado para Consumo Humano.- En la actualidad el Grupo de supervisión de proteínas, conformado por especialistas de la FAO y el UNICEF, define dos tipos de harina de pescado para consumo humano:
Grado A: Producto virtualmente libre de olor y sabor, con bajo contenido de grasa (máx. 0.5%) y un contenido mínimo de proteína de 80%.
Grado B: Producto con mayor contenido de grasa y sin limitaciones específicas de olor y sabor, pero elaborado a partir de pescado fresco y en condiciones técnicas y sanitarias que garanticen su calidad.
En el Cuadro N° 1, se muestra una comparación simplificada entre harinas que podrían ser catalogadas como corrientes y harinas que pueden ser catalogadas como especiales.
Cuadro N° 1. COMPARACION DE HARINAS DE PESCADO ESPECIALES Y ESTÁNDARES
FACTORES
HARINAS
HARINAS
ESPECIALES(1)
ESTANDARES(2)
Humedad (%)
10 máx
11 máx.
Proteína (%)
68 min
64 min.
Grasa (%)
8 máx
11 máx.
Cenizas (%)
16 máx.
15 máx.
Sal (%)
3 máx.
3.5 máx. 9
Digestibilidad (%)
94
No disponible
Nitrogeno total Volátil
200 ppm máx.
No disponible
100 ppm min.
100 ppm min.
(NTV) Antioxidantes
(al
embarque) ESTANDARES MICROBIOLOGICOS (2) Salmonella Shiguella
Ausencia en 25 g. de muestra
Mohos y Levaduras
Ausencia en 25 g. de muestra
3.3. VALOR NUTRITIVO La harina de pescado es una fuente concentrada de proteínas de máxima utilidad. Su calidad proteica es excelente debido a su composición en aminoácidos esenciales, particularmente lisina y metionina. COMPOSICIÓN DE AMINOÁCIDOS DE LA HARINA DE PESCADO
HARINA DE ANCHOVETA
%
Materia Seca
92.00
Proteina Cruda
65.50
Arginina
3..77
Glicina
3.69
Histidina
1.61
Isolecina
3.10
Leucina
4.99
Lisina
5.04
Metionina
1.99
Cistina
0.60
Felllanina
2.78
Tirosina
2.24
Serlina
2.41
Treonina
2.76
Triptofano
0.75
Vainaiso
3.5
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En un estudio realizado por Luiz et al., 1968, en el cual se suplementó la harina de arroz con distintos concentrados proteicos (harina de pescado, harina de algodón, leche descremada, harina de soya, levadura de torula y un control de caseína), con el objeto de corregir- en este cereal- su deficiencia de ciertos aminoácidos esenciales. La harina de pescado ocupó el segundo lugar después de la caseína. Es probable que el efecto superior de estos dos suplementos se haya debido a la cantidad lisina y treonina que ambos contienen, y a una mayor concentración de proteína.
3.4.LA PRODUCCION DE LA HARINA DE PESCADO EN EL PERU El procedimiento industrial estándar como el explicado previamente se utiliza en el Perú empleando equipos de alta tecnología, para obtener harina de pescado y aceite de la más alta calidad. Algunas empresas del sector han progresado bastante y han implementado grandes instalaciones modernas, hoy en día son operaciones en continuo y hermetizadas para evitar cualquier contaminación externa. En términos generales, el producto de la pesca pelágica peruana (anchoveta), jurel, sardina, es sometido a las cuatro operaciones básicas mencionadas: cocción a altas temperaturas, prensado, secado y molienda. El líquido obtenido en el prensado, es centrifugado con el propósito de separar restos de proteína desnaturalizada y aceite crudo. Los sólidos residuales se incorporan al "queque" del prensado, todo lo cual por desecación constituirá la harina de pescado. Existe un proceso adicional de molienda y ensacado, siendo hoy en día todas estas operaciones efectuadas en forma automática y en continuo, no dando lugar a ningún tipo de contaminación externa y menos a ningún tipo de adulteración con otros ingredientes proteicos o harinas de rumiantes cuya producción no se realiza en el Perú. Luego de ensacado se apila en almacenes donde continúa una reacción endotérmica que no permite la proliferación de hongos ni levaduras.Al final la harina será un producto cuyo contenido de proteínas (desnaturalizadas por el calor, aminoácidos solos) varía entre 62 a 67%, humedad del 10%, grasa de 4% y cenizas, siendo carente de carbohidratos que en otras harinas como las de origen vegetal son el sustrato de crecimiento de hongos. En el Perú se han desarrollado dos tipos de tecnología de procesamiento de harina de pescado. Una utiliza un sistema de secado directo y otra de secado indirecto. En esta última se ha desarrollado una versión más avanzada de secado indirecto con vacío lo que permite tener partículas de harina en suspensión sin contacto con las superficies de secado. Esto
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permite bajar la temperatura de secado para no incidir en la desnaturalización de las proteínas y mejorar su digestibilidad.
3.5. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO La harina de pescado puede producirse en pequeña escala, en condiciones rurales, de la siguiente manera: el pescado o desperdicios de pescado, se muele no pican, se hierven durante poco tiempo y, seguidamente, se estrujan en para que suelten el agua y el aceite. Los residuos se desecan luego al sol o en una estufa .Si se desecan en estufa, primero se secan durante 2 horas a unos 45 C y luego se terminan a 65 C. Después, si es necesario, pueden molerse. La calidad de conservación de esta harina es buena para la manufactura de harina de pescado en escala intermedia (con una producción de 100-200 kg diarios), se puede construir una pequeña instalación. El pescado se muele en una trituradora y se conduce por medio de un transportador a un depósito de deshidratación. Este depósito tiene doble fondo; el superior, en el cual cae el pescado molido, está perforado y, a través de las aperturas, penetra aire caliente desde un ventilador. Para lograr la máxima desecación, el pescado fresco se mezcla, antes de molerlo, con igual volumen de harina de pescado desecada. La temperatura del aire caliente debe ser de 80-90 C. Si, de vez en cuando, se agita durante la desecación, 500 kg de pescado se secarán en unas 6horas, con un consumo de aceite pesado de unos 50 litros. Las harinas de pescado deben almacenarse en seco y no hay que apilar los sacos. En los locales de almacenamiento, la harina recién manufacturada debe estar ventilada para facilitar la oxidación inicial del aceite residual. Si se toma esta precaución, no hay necesidad de añadir a la harina de pescado antioxidante alguno. Toda industria procesadora de harina de pescado requiere el uso de grandes cantidades de materia prima, en ese sentido es necesario conocer el tipo de especie disponible para su procesamiento, dependiendo de la composición de la especie a trabajar, así como de los procesos utilizados para la obtención del producto final, se obtendrá un tipo específico de harina de pescado .En el pescado, el contenido en proteínas es bastante constante, mientras que las proporciones de agua y grasa son mucho más variables entre especies .Los valores de estos dos parámetros están inversamente relacionados, de forma que aquellos pescados que presentan un mayor porcentaje de grasa tienen un menor contenido acuoso y viceversa, la siguiente tabla incluye el porcentaje de cada componente que está referido a la porción comestible (INDUMAR, 2016)
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3.6. OPERACIONES UNITARIAS OPERACIÓN DE COCCIÓN: Consiste en el cocinado de la materia prima con el aporte indirecto del vapor saturado generado en el caldero. En este proceso se produce la coagulación de las proteínas y el rompimiento de las células adiposas que se eliminan como agua y aceite. Con el objeto de que el cocinado sea óptimo el rango de temperatura mínima que se debe alcanzar está entre 90-95°C y el tiempo de cocción entre 10 a 20 minutos
COCINADOR La cocina, la máquina principal de la planta de la harina de pescado, se diseña como cilindro que tiene una chaqueta calentada al vapor en todas partes y un rotor calentado al vapor, diseñado como transportador del tornillo con vuelos huecos. El rotor está conectado con un rodamiento de bolitas esférico, y su velocidad es ajustada por un gobernador del electroimán. Dos empalmes rotatorios del sello se están sentando en ambos extremos del rotor para el vapor adentro y el agua condensada hacia fuera. La materia prima es cocinada por el rotor, los vuelos huecos y la chaqueta, después transportada por los helicoides lentamente. Durante la coagulación de la proteína de pescados, las disminuciones del volumen, y la velocidad de transporte se convierten más bajo. La masa es mezclada, agitada, y descargada suavemente por algunos equipos del control automático. La cocina, la máquina principal de la planta de la harina de pescado, se diseña como cilindro que tiene una chaqueta calentada al vapor en todas partes y un rotor calentado al vapor, diseñado como transportador del tornillo con vuelos huecos. El rotor está conectado con un rodamiento de bolitas esférico, y su velocidad es ajustada por un gobernador del electroimán. Dos empalmes rotatorios del sello se están sentando en ambos extremos del rotor para el vapor adentro y el agua condensada hacia fuera. La materia prima es cocinada por el rotor, los vuelos huecos y la chaqueta, después transportada por los helicoids lentamente. Durante la coagulación de la proteína de pescados, las disminuciones del volumen, y la velocidad de transporte se convierten más bajo. La masa es mezclada, agitada, y descargada suavemente por algunos equipos del control automático. (Wilmer, 2000) 13
OPERACIÓN DE EXTRUSIÓN O PRENSADO: La operación de prensado tiene como objetivo la separación de agua y grasa de tal forma que la torta o queque de prensa contenga la menor cantidad posible de estos dos componentes y el licor de prensa sea pobre en sólidos
PRENSA Esta etapa corresponde a un proceso de prensado mecánico de la materia prima proveniente
del
cocinador,
la
cual
proporciona el Licor de Prensa, que corresponde a la fase líquida y la Torta de Prensa que constituye la fase sólida. La masa
de
producto
es
fuertemente
comprimida por los tornillos, escurriendo un Licor de prensa (*) a través de las rejillas, y una masa más sólida o Torta de prensa por el extremo. (Wilmer, 2000)
a) Proceso de la Torta de prensa Secado indirecto El propósito del secado es convertir una mezcla húmeda e inestable de torta de
prensa, Torta de los Decanters y eventualmente Concentrado en harina de pescado seca y estable. En la práctica, esto significa secar hasta un contenido de humedad menor al 10%, el cual generalmente puede considerarse suficientemente bajo como para que haya existencia de actividad microbiológica. La temperatura del material secado no excede los 90º C para no deteriorar los valores nutricionales. Enfriamiento Después del secado la harina sale con la humedad deseada, pero a una temperatur a
no conveniente para ser envasada inmediatamente. Por ello les que se le disminuye la temperatura antes de ser embolsada. Molienda El propósito de moler es facilitar la incorporación homogénea en los alimentos. Una
harina molida apropiadamente tiene un aspecto atractivo y se mezcla fácilmente en las proporciones de alimentos que requieren combinaciones y mezclas adecuadas. Envasado Una vez agregado el antioxidante, la harina pasa a la etapa de envasado, en ésta se introduce el producto en sacos según la necesidad de cada cliente.
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b) Proceso del Líquido de prensa La harina y el aceite de pescado comparten los tres primeros pasos del proceso, o sea Almacenamiento, Cocinador y Prensa. En esta última etapa se separan los dos elementos de los procesos productivos, la Torta de Prensa para elaborar Harina y el Licor de Prensa para el Aceite. Decanter Debido a que necesitamos eliminar el alto porcentaje de grasa, sólidos y agua que arrastra el líquido que se genera en la Prensa, lo impulsamos por medio de bombas a un equipo denominado Decanter o Decantador, que es una centrífuga de eje horizontal que permite separar el sólido del líquido. La fase sólida catalogada Torta de Decanter se agrega a la torta de prensa y sigue su camino a los secadores. Por su parte, el líquido o Licor de Decanter que contiene grasa y agua fundamentalmente, es enviada por bombas a las separadoras (Planta de Aceite). Separadoras El Licor de Decanter es precalentado a una temperatura de 95°C facilitando de esta manera la separación de sus componentes líquidos (fase acuosa y aceite) para enseguida ingresar a las separadoras
OPERACIÓN DE CENTRIFUGACIÓN Es la operación que utiliza la fuerza centrífuga para separar los diversos componentes que tiene el licor de prensa como son la grasa, sólidos solubles e insolubles y agua, en razón a su diferencia de densidades
CENTRÍFUGA Centrífuga Separador de aceite se utiliza para separar el aceite de pescado del agua de cola. Es una separación de tres fases (aceite de pescado, agua de proteínas y lodos sólidos). La operación se realiza en centrífugas en las cuales el licor procedente de la separadora ingresa a la centrífuga de disco vertical del tipo de autolimpieza en el que el agua de cola sale constantemente, al mismo tiempo que los lodos quedan en la cubeta y se expulsan periódicamente. El principal elemento de la cubeta es una pila de discos cónicos superpuestos, el aceite pasa por el disco dirigiéndose hacia el centro y sale por los orificios de la boca superior hacia un tanque de almacenamiento. (Wilmer, 2000) 15
a) Concentración de Agua de Cola .
El agua de cola se concentra para ser incorporada en el keke de prensa. Esta operación se realiza en evaporadores de 4 efectos para lo cual se tienen dos plantas evaporadores, una de ellas de tubos inundados en el cual el medio calefactor de la primera etapa es el vapor del caldero y en las siguientes etapas es aquel generado de la concentración de los efectos anteriores, la operación es contracorriente. La segunda planta evaporadora trabaja a contracorriente en la cual el agua de cola se arrastra mediante película perimetral en los tubos, para el primer efecto se utilizan los vahos de los secadores a vapor y para el segundo efecto y los siguientes efectos trabajan con la evaporación de los efectos anteriores ayudados por un vacío.
OPERACIÓN DE EVAPORACIÓN La evaporación consiste en la eliminación de vapor de un soluto relativamente no volátil, el cual suele ser sólido. Generalmente el agua no se elimina completamente y el producto concentrado permanece en forma líquida, aunque algunas veces con una elevada viscosidad
EVAPORADOR: Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso. Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso. (V. Reklatis, 2014)
OPERACIÓN DE SECADO Operación consiste en secar la carga hasta niveles en que el agua remanente no permita el crecimiento de microorganismos, para ello se cuenta con secadores de aire caliente, el mismo que funciona con un caldero de aceite térmico que circula por un radiador y haciendo pasar aire en tiro forzado por un ventilador.
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SECADOR El objetivo es deshidratar la torta de prensa, torta de separadora y el concentrado de agua de cola unida y homogenizados previamente; sin afectar la calidad del producto. La principal razón es reducir la humedad del material a niveles de agua remanente en donde no sea posible el crecimiento microbiano ni se produzcan reacciones químicas que puedan deteriorar el producto.
IV.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA ELABORACION DE HARINA DE PESCADO
Recepción de Materia Prima. El sistema utilizado para la descarga de la materia prima, desde la embarcación hacia la planta, está conformado por un bombeo al vacío con agua, en una relación aproximada de agua/pescado como 1/1, en el cual la materia prima a través de tubería, es vertida en un tamiz estático seguido de un tamiz vibratorio para la separación del agua utilizada en el bombeo, posteriormente es
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transportada por una rastra metálica hacia la tolva de pescado donde es pesado y distribuido a las pozas de almacenamiento según calidades.
Almacenamiento en Pozas. El almacenamiento de la materia prima es en 4 pozas, en cuya parte inferior se tiene dos gusanos transportadores que llevan la materia prima hacia la rastra de alimentación, también cuenta con drenajes para la sanguaza que es colectada en 1 poza para su tratamiento posterior.
Cocinado. Los objetivos de la cocción son tres: esterilizar (detener la actividad microbiológica), coagular las proteínas y liberar los lípidos retenidos intra e intermuscularmente en la materia prima. La cocción se realiza en un equipo que consiste de un cilindro con un eje calentado por vapor y con forma de tornillo, que permite el avance de la carga. Cuenta además con una camisa también calefaccionada, que permite una transferencia externa del calor. De esta manera se consigue una transferencia más homogénea de la energía hacía el producto.
Prensado. El objeto es la obtención de un keke con mínima cantidad de agua y grasa y un caldo conteniendo sólidos. La operación se desarrolla en tres prensas de doble tornillo que consiste en dos cilindros huecos concéntricos. Cada cilindro lleva fuertemente sujetas unas placas de acero inoxidable que tienen la función de tamiz. Los dos tornillos helicoidales de la prensa tienen forma ahusada y su paso varía de modo tal que dicho paso es máximo en el extremo más f ino del cilindro. Los tornillos funcionan en direcciones opuestas. La materia entra por la parte de menor diámetro del cilindro y va hacia la más ancha.
Separación de sólidos de caldo de Prensa. Para esta operación se emplean centrífugas horizontales consistentes en un rotor cilíndrico en el cual el licor de prensa es tratado térmicamente entran al rotor y, debido a la fuerza centrífuga, es proyectado hacia la periferia de la cubeta, en donde los sólidos más pesados quedan rápidamente precipitados a lo largo de la superficie interna del rotor. Un transportador de tornillo helicoidal expulsa constantemente los sólidos precipitados.
Centrifugación - Separación del Aceite. 18
La operación se realiza en centrífugas en las cuales el licor procedente de la separadora ingresa a la centrífuga de disco vertical del tipo de auto limpieza en el que el agua de cola sale constantemente, al mismo tiempo que los lodos quedan en la cubeta y se expulsan periódicamente.
Concentración de Agua de Cola. El agua de cola se concentra para ser incorporada en el keke de prensa. Esta operación se realiza en evaporadores de 4 efectos para lo cual se tienen dos plantas evaporadores, una de ellas de tubos inundados en el cual el medio calefactor de la primera etapa es el vapor del caldero y en las siguientes etapas es aquel generado de la concentración de los efectos anteriores, la operación es contracorriente.
LINEA SECADO INDIRECTO A VAPOR
Presecado. En esta primera etapa se preseca el keke mediante secadores a vapor rotadisc hasta aproximadamente el 32%, estos consisten en una camisa cilíndrica fija y un rotor, ambos calentados con vapor, está equipado con discos a través de los cuales circula vapor, la carga avanza por rebose, la energía es entregada por conducción. El agua evaporada se elimina con el aire que expulsa a través del secador un ventilador centrífugo hacia la Planta Evaporadora ayudado el exceso por un exhaustor de vahos.
Secado. La operación consiste en secar la carga hasta niveles en que el agua remanente no permita el crecimiento de microorganismos, para ello se cuenta con secadores de aire caliente, el mismo que funciona con un caldero de aceite térmico que circula por un radiador y haciendo pasar aire en tiro forzado por un ventilador.
Enfriado. El producto deshidratado debe ser enfriado a fin de detener reacciones químicas, bioquímicas y biológicas que tienen lugar en el proceso.
Molienda. Tiene como finalidad uniformizar el producto, para lo cual se utilizan molinos de martillos, en los cuales la harina se desintegra por el impacto de los martillos, que giran rápidamente en torno a unos cilindros horizontales.
Adición de Antioxidante.
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La harina se estabiliza mediante la adición de antioxidante en un transportador mezclador de tornillo helicoidal mediante una bomba de dosificación por pulverización con aire. El antioxidante empleado es Etoxiquina líquida y la dosis usual es de 650 ppm
Pesado y Ensaque. La harina se pesa en una balanza neumática regulada a 50Kg con pistones y aire la cual es colocada en un saco blanco laminado o negro sin laminar de polipropileno y cerrado con máquina de coser de cabezal fijo o de mano según sea el caso.
FLUJOGRAMA DE PROCESOS
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DIAGRAMA DE OPERACIONES PESCADO
DEL PROCESO DE ELABORACION DE HARINA DE
Pescado Cocción
Prensar
Separación
Keke
Centrifugación
Aceite Solidos
Evaporación Vapor
Keke Sólidos
Secado
UNCP
Vapor
FIQ
Departamento de Ingeniería Química Diseño de Plantas Químicas
Proceso de Producción de Harina de Pescado ( Diagrama de Operaciones)
Por: E.K.M.R.S Vapor
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VOBO W.F.F.
Fecha: 19/10/2016
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE ELABORACION DE HARINA DE PESCADO
Cocinador
Prensa
Separador
Centrifugación
Evaporador
3
Secador
4
1. Materia prima (pescado) 2. Aceite 3. Vapor Departamento de Ingeniería Química Diseño de Plantas Químicas Proceso de Producción de Harina de Pescado ( Diagrama de Bloques)
UNCP
Por: E.K.M.R.S
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FIQ
VOBO W.F.F.
Fecha: 19/10/2016
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACION DE HARINA DE PESCADO
Departamento de Ingeniería Química Diseño de Plantas Químicas Proceso de Producción de Harina de Pescado ( Diagrama de Bloques)
UNCP
Por: E.K.M.R.S
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FIQ
VOBO W.F.F.
Fecha: 19/10/2016
CALCULOS BALANCE DE MASA PARA UNA PLANTA DE 40 Ton/h DE MATERIA PRIMA INDUMAR DIAGRAMA DE PROCESO MATERIA PRIMA
Mix
COCINADOR
40 Ton/h % S18.50 % G 4.50 % H 77.00
PRENSA
HARINA DE PESCADO
SECADOR
SEPARADOR
Aceite
CENTRIFUGA
Evaporación
EVAPORADOR
ANALIZANDO EL PROCESO
Balance de Masa. Cocinador – Prensa MATERIA PRIMA B
COCINADOR
PRENSA
40 Ton/h % S18.50 % G 4.50 % H 77.00
C
Licor de prensa
% S 46.50 % G 4.50 % H 49.00
Keke de prensa
0.185 (40000) = 0.465 (B) + 0.083 (C) …(1) Sólidos 0.045 (40000) = 0.045 (B) + 0.045 (C) …(2) Grasa 0.770 (40000) = 0.490 (B) + 0.872 (C) …(3) Humedad
Se despeja B de ec. 1 y se remplaza en ec. 2 para obtener C Luego de obtener C se remplaza en ec. 1 y se obtiene C.
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RESULTADO
B = 10686.00 kg/h keke de prensa. (26.71%) C = 29314.00 kg/h licor de prensa. (73.28%)
Balance de Masa Separador de sólidos Licor de prensa % S 8.30 % G 4.50 % H 87.20
C D
PRENSA E
% S 30.00 % G 4.50 % H 65.70
Licor de separadora
% S 5.50 % G 4.50 % H 90.00
Sólidos Grasa
0.083 (29314) = 0.300 (D) + 0.055 (E) …(4)
0.045 (29314) = 0.043 (D) + 0.045 (E) …(5) Humedad 0.872 (29314) = 0.657 (D) + 0.900 (E) …(6)
Se despeja D de ec. 4 y se remplaza en ec. 5 para obtener E. Luego de obtener se remplaza en ec. 4 y se obtiene D.
RESULTADO
D = 3325.00 kg/h sólidos de separado. (8.31%) E = 25989.00 kg/h líquidos de separado. (64.97%)
Balance de Masa. Centrífuga % S 5.50 % G 4.50 % H 90.00
Licor de separadora E
F
PRENSA
% S 0.00 % G 100.00 % H 0.00
G
Agua de cola
% S 5.70 % G 0.80 % H 93.50
Balance de masa parcial con respecto a la grasa.
Grasa: 0.045 (25989) = 1.00 F …(7)
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F = 1170 kg/h aceite
(2.93%)
BM: para obtener G, despejamos G de ec. 8
E = F + G …(8)
G = 24819 kg/h agua de cola (62.00%)
Balance de Masa Evaporador % S 5.70 % G 0.80 % H 93.50
AGUA DE COLA G Evaporación I
% S 0.00 % G 0.00 % H 100.00
% S 35.10 % G 4.90 % H 60.00
EVAPORADOR H
Sólidos 0.057 (24819) = 0.0 (H) + 0.351 (I) …(9) Grasa 0.008 (24819) = 0.0 (H) + 0.049 (I) …(10)
Balance de masa parcial con respecto a la grasa. I = 0.057(24819)
De la Ec. 9 se obtiene I I = 4027 kg/h Concentrado. (10.0%)
BM: despejamos H de ec. 11 G = H + I …(11) H = 20792 kg/h Evaporación. (52.00%)
Balance de Masa. Secador K B
EVAPORACIÓN
MIX J
Keke de prensa (M)
EVAPORADOR
D Sólidos separadora
Concentrado
B: 10686 kg/h D: 3325 kg/h I: 4027 kg/h M: 18038 kg/h
I
26
HARINA
%S %G MIX : 40.91 4.55 Además: %S K 0 0 J 82.8 9.2
%H 54.53 %G %H 100 8
Sólidos 0.4091 (18038) = 0.0 (K) + 0.828 (J) …(12) Grasa 0.0455 (18038) = 0.0 (K) + 0.092 (J) …(13) Humedad 0.5453 (18038) = 100 (K) + 0.008 (J) …(14)
Balance de masa parcial con respecto a los sólidos J = 0.4091(18038)/0.828 J = 8912 kg/h Harina (22.0%)
BM: Despejamos K de ec. 15 MIX + K = J …(15)
K = 9126 kg/h Evaporación (23.00%)
RESUMEN DEL BALANCE DE MASA
27
INDUMAR A. REQUERIMIENTO DE VAPOR A.1. COCINADOR Masa a cocinar : 40 t/h Temperatura ambiente : 20 °C Temperatura de cocción : 95 °C Calor específico : 0.819 kcal/kg°C Entalpía : 504.16 kcal/kg Por lo tanto : Calor necesario : 2457000 kcal/h Vapor requerido : 4873.453 kg.
A.2. SECADORES A VAPOR INDIRECTO Un secador rotatubo requiere 1.6 kgv/kg agua Según balance se necesita evaporar 9 127 kg/h de agua Luego: El vapor requerido por los secadores rotatubo será: 1.60 kgv/kg agua * 0 127 kg agua = 14 603.20 kgv/h
A.3. COAGULADOR SISTEMA TRATAMIENTO AGUA DE BOMBEO Vapor requerido: 2000 kgv/h
A.4. SISTEMA ENERCOM-ATOMIZACION Vapor requerido: 500 kgv/h
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VI.CONCLUSIONES
Se dio a conocer el proceso de elaboración de la harina de pescado.
Se logró reconocer las etapas y los equipos utilizados en la obtención de harina.
Se realizar un balance de materia y energía de la harina de pescado obtenida en la industria pesquera.
Es importante evaluar cada etapa de proceso para poder realizar el balance de materia y energía, a fin de controlar los requerimientos, los costos de elaboración y la productividad.
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VII .BIBLIOGRAFIA
INDUMAR. (2016). INDUMAR SRL. Obtenido de INDUMAR SRL.: http://www.universidadperu.com/empresas/servicios-generales-indumar.php Rodriguez Nuñez, J., & Macavilca T., E. (2010). INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS. Huacho : Area de Tecnologia e Ingenieria- Universidad Nacional Jose Faustino Sanchez Carrion. V. Reklatis, G. (2014). BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA. INTERAMERICANA. Wilmer. (2000). Proceso de la Harina de Pescado. Obtenido de http://oneproceso.webcindario.com/Proceso%20de%20la%20harina%20de%20 pescado.pdf
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VIII.ANEXOS FICHA TÉCNICA: HARINA DE PESCADO CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL BIEN Denominación del bien Denominación técnica Segmento 46/Clase 18/Familia 15 ONU Nombre del Bien en el Catalogo ONU Código ONU Unidad de medida Anexos adjuntos Descripción General
: : : : : : : :
HARINA DE PESCADO HARINA DE PESCADO
Kilogramo (Kg) Harina de pescado producto deshidratado y desgrasado obtenido por cocción, prensado, secado y molienda de pescado o por partes de pescado de diferentes especies.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA FICHA Versión Estado Periodo para recibir sugerencias Fecha de inscripción en el SEACE
: : : :
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL BIEN REQUISITOS FÍSICOS – QUÍMICOS La harina de pescado es normalmente compuesto por: Proteína 60% - 72% min. Humedad 14 % máx. Grasa 5% - 12% máx. Ceniza 10% - 20% máx. Impurezas Ausencia Insectos Ausencia
CARACTERÍSTICA ORGANOLÉPTICA Color: marrón o amarillo oscuro Olor : Característico CARACTERÍSTICAS DE COMPOSICIÓN Y CALIDAD La harina de pescado, natural y sostenible, proporciona una fuente concentrada de proteína de alta calidad y una grasa rica en ácidos grasos omega-3, DHA y EPA.
GRASA: Omega 6: Omega 3 MINERALES: Fósforo y elementos vestigiales 31
VITAMINAS: Complejo de vitamina B incluyendo la colina, la vitamina B12 así como A y D.
Requisitos Microbiológicos
Presencia de salmonella: negativo Libre de materias extrañas y microorganismos
Porcentaje de proteína bruta y aminoácidos esenciales Materia seca (%) Extracto etéreo (%) Fibra cruda (%) Proteína cruda (%) Calcio (%) Fósforo (%) EM Mcal/Kg
80 - 97 0.5 – 15 1 – 7 60- - 80 0.5 – 5,0 0,3 – 3,0 0,5 – 2
Asimismo, existen dos formas de secado del pescado para la obtención de la harina de pescado: de aire caliente y de vapor. Considerando el método de secado al vapor las calidades de harina de pescado mas conocidas son: 1) La harina de pescado Super Prime 2) La harina de pescado Prime 3) La harina de pescado Estándar o tradicional
Estas calidades de harina deben cumplir los siguientes requisitos: Componente Proteínas Grasa Humedad
Unidad % % %
Rango min. max. min-max 32
Super Prime
Prime
68-70 10 7-10
67-70 10 7-10
Estándar (tradicional) 64-68 10 10
Ácidos Grasos Ceniza Sal y Arena TVN (índice volátil total) Histamina Digestibilidad Antioxidante
% % %
max. min-max max.
mg/100grs PPM % PPM
max. max. min. min.
7,5 13-16 4
10 14-17 5
5
100 500 94 150
120 1000 94 150
150
REQUISITOS Registro Sanitario emitido por el Instituto Tecnológico Pesquero del Perú. CERTIFICACIÓN Obligatorio OTRAS ESPECIFICACIONES Envase Se emplearán sacos de polipropileno de primer uso para las presentaciones a granel del producto u otro envase que permite mantener en optimas condiciones el producto, además deben constituir suficiente protección para el contenido en las normales condiciones de manipuleo, transporte y distribución del producto hasta su destino f inal. Rotulado Deberá cumplir con la Norma obligatoria de Rotulado de los productos envasados y, además, deberá contener lo siguiente:
Denominación del producto Nombre o razón social del productor, envasador o vendedor; en caso de productos importados nombre o razón social del importador. Fecha de producción Fecha de vencimiento Peso Neto Numero de lote Lugar de origen Tiempo de vida útil 6 meses.
Presentación Saco de polipropileno de 50Kg Saco jumbo de 1200Kg
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